DE102020114277A1 - Kollisionswarnung unter verwendung eines ultrabreitbandradars - Google Patents

Kollisionswarnung unter verwendung eines ultrabreitbandradars Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur Kollisionswarnung unter Verwendung eines Breites-Antennendiagramm-Ultrabreitband- (UWB-) Radars umfasst ein Emittieren eines ersten Radar-Pings von einer Breitstrahl-UWB-Antenne und ein Empfangen eines ersten Rücksignals, das ein Objekt identifiziert. Eine erste Hemisphäre mit einem ersten Radius wird für das Objekt identifiziert. Ein zweiter Ping, eine zweite Rückkehr und eine zweite Hemisphäre wird für das Objekt definiert. An dem Schnittpunkt der Hemisphären wird ein Objektring definiert. Der Radius des Objektrings wird mit dem Radius eines Kollisionszylinders verglichen (der z. B. eine sichere Distanz um ein System oder eine Vorrichtung, wie beispielsweise eine Drohne, darstellt). Das Objekt kann als ein Objekt identifiziert werden, das eine Kollisionsgefahr darstellt, wenn der Radius des Objektrings kleiner ist als der Radius des Kollisionszylinders.

Description

  • HINTERGRUND
  • Drohnen werden in einer Reihe verschiedener Funktionen eingesetzt, z. B. als Träger von Paketen für Lieferungen an Haushalte oder Unternehmen, als Träger von Lebensmitteln oder anderen Versorgungsgütern an entlegene Orte, zur geographischen Kartierung, zur Überwachung, zum Filmen oder Ähnlichem. Drohnen können auch in militärischen oder Strafverfolgungs-Funktionen eingesetzt werden, z. B. bei Luftangriffen, Bombendetektion oder zur Überwachung großer Menschenmengen.
  • Radar wird zunehmend für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, wie z. B. zur Navigation von Drohnen, autonom fahrenden Fahrzeugen, Robotern oder Ähnlichem. Moderne Radarsysteme können je nach Anwendung eine von einer Anzahl von verschiedenen Antennenarten und/oder Radarstrahlarten (z. B. schmalbandig oder breitbandig) verwenden. Im Allgemeinen werden Radarstrahlen entweder als kontinuierliche Welle übertragen, bei der der Radarsender ein kontinuierliches, ununterbrochenes Signal emittiert, solange der Sender in Betrieb ist, oder als gepulste Welle, bei der der Radarstrahl für eine festgelegte Zeitdauer übertragen wird, nach der die Übertragung des Strahls stoppt.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen, die nicht zwingend maßstabsgetreu sind, können gleiche Bezugszeichen ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Ansichten beschreiben. Gleiche Bezugszeichen, die unterschiedliche Buchstabenendungen aufweisen, können unterschiedliche Instanzen ähnlicher Komponenten repräsentieren. Die Zeichnungen stellen im Allgemeinen beispielhaft, aber nicht einschränkend, verschiedene, in dem vorliegenden Dokument erörterte Ausführungsbeispiele dar.
    • 1 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein schematisches Diagramm dar, das eine Drohne und mögliche Kollisionsobjekte zeigt.
    • 2A und 2B stellen gemäß einigen Ausführungsbeispielen aufeinanderfolgende Radar-Pings von einer Antenne unter Verwendung eines Strahls, der zu schmal ist, um beide Pings aufzunehmen, dar.
    • 3-6 stellen gemäß einigen Ausführungsbeispielen schematische Diagramme eines Radar-Pings von einer Ultrabreitband- (UWB-) Antenne dar.
    • 7A und 7B stellen gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen Objektring dar.
    • 8 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein Diagramm dar, das mehrere Pings von einer Drohne zeigt.
    • 9 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein Diagramm dar, das ein Objekt zeigt, das sich in der Nähe eines Randes eines Kollisionszylinders befindet.
    • 10 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen UWB-Radar-Ping-Graphen dar.
    • 11 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen UWB-Radar-Ping-Graphen mit einer Detektionsschwelle dar.
    • 12 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen UWB-Radar-Ping-Graphen für ein großes Objekt dar.
    • 13 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen Graphen dar, der einen Radar-Ping einer Wand zeigt.
    • 14A und 14B stellen gemäß einigen Ausführungsbeispielen schematische Diagramme dar, die eine Kollisionsdistanz gegenüber der tatsächlichen Distanz von einem Objekt zeigen.
    • 15 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein Flussdiagramm dar, das eine Technik zur Ausführung der UWB-Kollisionsdetektion zeigt.
    • 16 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein beispielhaftes schematisches Diagramm einer Drohne dar.
    • 17 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein Beispiel eines Blockdiagramms einer Maschine dar, auf der eine oder mehrere der hier erörterten Techniken ausgeführt werden können.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Systeme und Verfahren zur Implementierung der Kollisionswarnung unter Verwendung eines Breites-Antennendiagramm-Ultrabreitstrahls (-UWB) werden hier beschrieben. Die Systeme und Verfahren verwenden mehrere Radar-Pings von einer UWB-Antenne, um zu bestimmen, ob sich ein Objekt z. B. innerhalb eines definierten Kollisionszylinders befindet, ohne dass es erforderlich ist, die genaue Lage des Objekts zu kennen.
  • Bei einem Beispiel verwendet ein System eine UWB-Antenne, um mehrere Radar-Pings zu senden. Das UWB-Antennendiagramm kann sehr breit sein, wobei es z. B. plus oder minus 60 Grad von der Boresight einer Drohne abdeckt. Die UWB kann zur Auflösung von Objekten direkt vor der Drohne verwendet werden. Dadurch kann eine kleinere, leichtere Antenne auf der Drohne befestigt werden, was wiederum die Kosten für den Betrieb der Drohne sowie die für den Betrieb der Drohne erforderliche Leistungsmenge reduzieren kann.
  • Wie hier beschrieben, umfasst ein Kollisionszylinder einen Raumbereich, der sich vor einer Drohne nach vorne erstreckt, optional entsprechend den Abmessungen der Drohne oder größer (z. B. einschließlich einer Pufferzone). Das Raumvolumen kann konzentrisch zu der beabsichtigten oder vorbestimmten Flugbahn der Drohne, zur aktuellen Trajektorie oder basierend auf einer aktuellen Geschwindigkeit der Drohne sein. Eine Kollision kann als unmittelbar bevorstehend bestimmt werden, wenn festgestellt wird, dass sich ein Objekt innerhalb des Kollisionszylinders befindet. Ein Ende des Zylinders kann eine Kollisionsscheibe umfassen, deren Durchmesser so breit wie die Drohne oder größer sein kann (z. B. einschließlich einer Pufferzone).
  • Indem mehrere Pings von einem UWB-Radar gesendet werden, während sich eine Drohne bewegt, können mehrere Hemisphären möglicher Objektlagen definiert werden. Eine Breitbandantenne kann eine einzelne Hemisphäre definieren, die einem einzelnen Ping entspricht. Dies steht im Gegensatz z. B. zu einer Rundstrahlantenne, die mit jedem Ping mehrere Kugeln definieren kann. Der Bereich, in dem sich die Hemisphären überlappen, erzeugt einen Objektring in einer bestimmbaren Reichweite. Wenn der Objektring einen Radius aufweist, der größer ist als die Abmessungen der Drohne oder der Radius der Kollisionsscheibe, dann kommt es zu keiner Kollision. Wenn der Radius des Objektrings kleiner ist als der der Kollisionsscheibe oder die Abmessungen der Drohne, kann eine Kollision unmittelbar bevorstehen. Bei einem Beispiel kann der Schnittpunkt der Hemisphären eine Scheibe in Form eines Kreises bilden. Bei einem anderen Beispiel kann der Schnittpunkt der Hemisphären länglich sein, was zu einer Scheibe mit der Form einer Ellipse führt.
  • 1 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein schematisches Diagramm dar, das eine Drohne 100 und mögliche Kollisionsobjekte 110, 115 und 120 zeigt. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel fliegt eine Drohne 100 über dem Boden 105. Bei diesem Beispiel umfassen mögliche Kollisionsobjekte die Objekte 110, 115 und 120, die am Boden 105 fixiert sind. Solche Objekte können Telefonmasten, Lichtmasten oder ähnliche Gegenstände umfassen. Ein weiteres mögliches Kollisionsobjekt kann eine Wand 125 umfassen, z. B. die Seite eines Gebäudes. Während 1 Beispiele für mögliche Kollisionsobjekte zeigt, können andere mögliche Kollisionsobjekte Objekte umfassen, die nicht am Boden fixiert sind 105, wie z. B. Vögel oder andere Flugobjekte. Andere Objekte, die am Boden fixiert werden, können Bäume, Werbetafeln oder solche ähnlichen Objekte umfassen. Bei einem Beispiel können Objekte natürlich oder von Menschenhand geschaffen sein, und können am Boden 105 oder an einer Struktur fixiert sind oder frei sein, um sich in der Luft zu bewegen. Bei dem Beispiel von 1 sind die Objekte 110, 115 und 120 weit genug voneinander entfernt, um reichweitenauflösend zu sein, und weisen ein ausreichendes Reflexionsvermögen auf, um ein ausreichendes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR; signal-tonoise ratio) zur Unterscheidung der Objekte von Stördaten (cluster) bereitzustellen.
  • 2A und 2B stellen gemäß einigen Ausführungsbeispielen aufeinanderfolgende Radar-Pings von einer Antenne unter Verwendung eines Strahls, der zu schmal ist, um beide Pings aufzunehmen, dar. Bei dem Beispiel von 2A emittiert die Antenne (z. B. eine Schmalstrahlantenne) an einer ersten Position 200A einen ersten Ping, der zu einem kegelförmigen Radarstrahl 205A führt. Wie in 2B gezeigt ist, wenn sich die Antenne zu einer neuen Position 200B bewegt, emittiert die Antenne einen zweiten Ping, was zu einem zweiten kegelförmigen Strahl 205B führt. Bei diesem Beispiel ist der zweite Ping aufgrund der Bewegung der Antenne von Position 200A zu Position 200B (die über eine sich bewegende Drohne erfolgen kann, an der die Antenne angebracht ist) möglicherweise nicht breit genug, um eine Kollisionsscheibe 210 zu füllen. Bei diesem Beispiel kann sich ein Objekt 220 innerhalb der Kollisionsscheibe 210 befinden und als solches ein mögliches Kollisionsrisiko für die Drohne darstellen. Der zweite Radar-Ping und der daraus resultierende Strahl 205B lösen das Objekt, z. B. ein Objekt 220, das sich außerhalb der Breite des Strahls 205B, aber innerhalb des Radius der Kollisionsscheibe 210 befindet, möglicherweise nicht auf.
  • 3-6 stellen gemäß einigen Ausführungsbeispielen schematische Diagramme eines Radar-Pings von einer Ultrabreitband- (UWB-) Antenne dar.
  • 3 stellt einen Radar-Ping von einer UWB-Antenne und einem detektierten Objekt auf der Oberfläche einer Hemisphäre dar. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel bewegt sich eine Drohne 300 entlang einer Trajektorie 305 und emittiert einen ersten Radar-Ping von einer mit der Drohne 300 gekoppelten UWB-Antenne. Daraus ergibt sich ein Radarstrahl 310, der sich in einer Richtung weg von der Drohne 300, z. B. nach vorne, vor der Drohne 300 erstreckt. Wenn ein Objekt 325 detektiert wird, z. B. durch eine Radarrückgabe an einen Empfänger, der mit der Drohne 300 gekoppelt ist, von dem ersten Radar-Ping, kann eine erste Hemisphäre 315 mit einem ersten Radius 320 definiert werden. Das Objekt 325 kann auf einer Oberfläche der definierten ersten Hemisphäre 315 in einer Distanz liegen, die der Länge des ersten Radius 320 der ersten Hemisphäre 315 entspricht.
  • Bei einem Beispiel kann eine UWB-Antenne, die an der Drohne 300 angebracht ist, sowohl als Sender als auch als Empfänger fungieren, mit der Fähigkeit, den Radar-Ping zu senden und eine Radarrückgabe von dem Objekt 325 zu empfangen. Bei einem anderen Beispiel kann sich der Empfänger getrennt von der UWB-Antenne befinden. Bei diesem Beispiel kann sich der Empfänger auf der Drohne 300 befinden oder kann sich alternativ getrennt von der Drohne befinden. Bei einem Beispiel arbeitet das UWB-Radar gemäß einem Standard, wie z. B. dem US-Bundesstandard für Ultrabreitbandbetrieb, der in 47 C.F.R. 15, Unterabschnitt F, kodifiziert ist.
  • 4 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen Radar-Ping von einer UWB-Antenne mit einem definierten Kollisionszylinder 410 umfassend eine Kollisionsscheibe 435 innerhalb des Strahls dar. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel kann ein Kollisionszylinder 410 so definiert sein, dass er sich von einer Drohne 400 in einer Richtung (z. B. in einer Fahrtrichtung der Drohne 400) nach außen erstreckt. Bei diesem Beispiel entspricht der Kollisionszylinder 410 den Abmessungen der Drohne 400. Zum Beispiel kann der Radius des Zylinders 410 gleich der halben Breite der Drohne 400 sein. Bei diesem Beispiel kann der Durchmesser des Kollisionszylinders 410 gleich der Gesamtbreite der Drohne 400 sein und kann eine Kollisionsscheibe 435 definieren. Bei anderen Beispielen kann der Kollisionszylinder 410 größer als die Abmessungen der Drohne 400 sein, z. B. um einen Pufferbereich bereitzustellen, um die Richtung oder den Kurs der Drohne zu ändern, um einen Windfreiraum bereitzustellen oder Ähnliches.
  • Die Länge des Kollisionszylinders 410 kann eine Kollisionsreichweite definieren, die abhängig von der Geschwindigkeit, mit der sich die Drohne 400 entlang der Flugbahn 405 bewegt, einer vorausgeplanten Route, dem Wind, der zum Ausweichen benötigten Zeit oder Ähnlichem variieren kann. Wenn beispielsweise die Drohne 400 an Geschwindigkeit zunimmt, kann die Kollisionsreichweite für eine zum Ausweichen benötigte statische Zeit vergrößert werden, was dazu führt, dass ein Kollisionszylinder 410 eine größere Länge aufweist. Bei dem in 4 gezeigten Beispiel kann der Kollisionszylinder 410 innerhalb der Reichweite des Radarstrahls 440, der von einer auf der Drohne 400 befestigten UWB-Antenne emittiert wird, vollständig erfasst sein.
  • Bei diesem Beispiel können die Radarrückgaben von dem UWB-Antennenstrahl 440 die Objekte 415, 420 und 425 auflösen. Wenn ein Objekt, wie z. B. Objekt 415, innerhalb des Kollisionszylinders 410 aufgelöst wird, kann eine unmittelbar bevorstehende Kollision festgestellt werden. Bei einem solchen Beispiel kann infolge der unmittelbar bevorstehenden Kollisionsbestimmung eine Warnmeldung ausgelöst werden. Bei einem Beispiel kann die Drohne 400 ferngesteuert werden. Bei diesem Beispiel kann eine Warnmeldung (z. B. eine akustische oder visuelle Warnmeldung) an dem Ort der Fernsteuerung ausgelöst werden, um einen Bediener der Drohne 400 zu warnen, die Drohne 400 zu manövrieren (z. B. die Richtung zu ändern), um eine Kollision mit dem Objekt 415, das sich innerhalb des Kollisionszylinders 410 befindet, zu vermeiden. Bei einem anderen Beispiel kann die Drohne 400 autonom betrieben werden. Bei diesem Beispiel kann eine Warnmeldung auslösen, dass die Verarbeitungsschaltungsanordnung die Drohne 400 manövriert, um eine Kollision mit dem Objekt 415 innerhalb des Kollisionszylinders 410 zu vermeiden.
  • Bei einem anderen Beispiel können die Radarrückgaben die Objekte 420 und 425 auflösen, die sich außerhalb des Kollisionszylinders 410 befinden. Bei diesem Beispiel kann festgestellt werden, dass die Objekte 420 und 425, die sich außerhalb des Kollisionszylinders 410 befinden, keine unmittelbar bevorstehende Kollisionsgefahr darstellen. Da sich bei diesem Beispiel die Objekte 420 und 425 nicht innerhalb des Kollisionszylinders 410 befinden, wird für diese Objekte möglicherweise keine Warnmeldung ausgegeben. Bei einem Beispiel weist der Kollisionszylinder 410 eine Höhe entlang einer Trajektorie einer Flugbahn des Systems, basierend auf einer Kollisionsreichweite des Systems auf, wobei die Höhe basierend auf einer Geschwindigkeit des Systems bestimmt wird. Bei einem Beispiel wird der Durchmesser des Kollisionszylinders 410 basierend auf der Breite der Drohne 400 bestimmt.
  • 5 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen zwei Hemisphären 515, 535 dar, die aus zwei aufeinanderfolgenden Radar-Pings definiert sind, die während der Bewegung der Drohne aufgenommen wurden, wobei ein Objektring 545 an der Überlappung in den Hemisphären 515, 535 definiert ist. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel befindet sich eine Drohne an einer ersten Position 500A und ein erster Radar-Ping 510 von einer UWB-Antenne, die sich auf der Drohne befindet, wird von der ersten Position 500A emittiert. Der erste Radar-Ping 510 führt zu einer Radarrückgabe, die zumindest einen Abschnitt eines Objekts 525 auflöst. Aus dieser Rückgabe wird eine erste Hemisphäre 515, mit einem ersten Radius 520 bestimmt. Zu einem späteren Zeitpunkt hat sich die Drohne eine Distanz entlang der Trajektorie 505 zu einer zweiten Position 500B bewegt. Die UWB-Antenne emittiert einen zweiten Radar-Ping aus (nicht gezeigt, um die Klarheit zu erhöhen), was zu einer zweiten Radarrückgabe führt, die zumindest einen Abschnitt des Objekts 525 auflöst. Aus dieser zweiten Radarrückgabe können eine zweite Hemisphäre 535 und ein zweiter Radius 540 bestimmt werden.
  • Ein Prozessor (z. B. der Drohne oder einer Remote-Rechenvorrichtung) kann eine Überlappung der ersten Hemisphäre 515, definiert aus der ersten Radarrückgabe von dem Objekt 525, und der zweiten Hemisphäre 535, definiert aus der zweiten Radarrückgabe von dem Objekt 525, bestimmen. Die Überlappung kann eine Objektscheibe 545 umfassen. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel kann die Größe der zweiten Hemisphäre 535 anders (z. B. kleiner) als die Größe der ersten Hemisphäre 515 sein, wenn das Objekt 525 näher an der Drohne an der zweiten Position 500B als an der ersten Position 500A ist. Die Größen der ersten Hemisphäre 515 und der zweiten Hemisphäre 535 relativ zueinander können von der Geschwindigkeit der Drohne sowie von der Zeit und der Distanz zwischen dem ersten und zweiten Radar-Ping und irgendeiner Bewegung des Objekts 525 abhängen. Folglich kann die Fläche des Objektrings 545 von der Größe der ersten Hemisphäre 515 und der Größe der zweiten Hemisphäre 535 sowie von deren relativen Lagen abhängen. Der Objektring 545 kann eine Kreisform (z. B. ein Oval) und einen Radius aufweisen.
  • 6 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein Szenario dar, bei dem ein Objektring 650 innerhalb eines definierten Kollisionszylinders 640 liegt. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel bewegt sich eine Drohne entlang einer Trajektorie 605 von einer ersten Position 600A zu einer zweiten Position 600B. Wenn sich die Drohne in Position 600A befindet, kann ein erster Radar-Ping von einer an der Drohne befestigten UWB-Antenne emittiert werden, was zu einem UWB-Radarstrahl 635 führt. Es wird ein Kollisionszylinder 640 mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende definiert, der sich in einer Richtung (z. B. entlang der Trajektorie 605) von der Drohne erstreckt. Wie vorangehend Bezug nehmend auf 4 beschrieben ist, kann der Kollisionszylinder 640 eine Kollisionsscheibe 645 und einen Kollisionsradius (nicht gezeigt) aufweisen.
  • Bei dem Beispiel von 6, löst eine erste Radarrückgabe von dem ersten Radar-Ping die Objekte 610 und 630 möglicherweise nicht auf, weil sie sich auf dem gleichen Radius einer sich ergebenden ersten Hemisphäre 620 befinden. Dies kann z. B. auf Reichweiten-Aliasing zurückzuführen sein.
  • Nach einer Zeitperiode kann sich die Drohne von Position 600A zu Position 600B entlang der Trajektorie 605 bewegen und kann einen zweiten Radar-Ping von der an der Drohne befestigten UWB-Antenne emittieren. Eine zweite Radarrückgabe von dem zweiten Radar-Ping kann zumindest einen Abschnitt eines der Objekte 610 und 630 auflösen. Für das Objekt 610 kann eine zweite Hemisphäre 625 bestimmt werden.
  • Bei einem Beispiel kann ein Objektring 650 für das Objekt 610 bestimmt werden. Der Objektring 650 stellt den Schnittpunkt der ersten und zweiten Hemisphäre 620 und 625 dar. Der Kollisionszylinder 640 umfasst an einem distalen Ende (z. B. an einem von der Drohne am weitesten entfernten Ende des Kollisionszylinders 640) eine Kollisionsscheibe 645. Die Kollisionsscheibe 645 kann bei einem Beispiel um die Trajektorie 605 herum zentriert sein. Die Kollisionsscheibe 645 kann eine bestimmte Distanz von der Drohne entfernt sein (z. B. basierend auf Geschwindigkeit oder Manövrierfähigkeit der Drohne).
  • Der Objektring 650 und die Kollisionsscheibe 645 können verglichen werden, um festzustellen, ob ein Radius des Objektrings 650 größer oder kleiner als ein Radius der Kollisionsscheibe 645 ist. Bei einem Beispiel, wenn der Radius des Objektrings 650 kleiner ist als der Radius der Kollisionsscheibe 645, kann eine Alarmmeldung ausgegeben werden, um vor einer unmittelbar bevorstehenden Kollision der Drohne mit dem Objekt 610 zu warnen. Wenn der Radius des Objektrings 650 größer als der Radius der Kollisionsscheibe 645 ist, droht für die Drohne möglicherweise keine unmittelbar bevorstehende Kollision mit dem Objekt 610. Der Radius des Objektrings 650 stellt einen Satz möglicher Lagen für das Objekt 610 dar, da das Objekt 610 basierend auf den UWB-Radar-Pings als auf dem Umfang des Objektrings 650 liegend bestimmt wird. Wenn der Radius des Objektrings 650 größer als der Kollisionsscheibenradius ist, befindet sich das Objekt 610 außerhalb eines Kollisionsbereichs der Drohne. Wenn der Radius des Objektrings 650 kleiner als der Radius der Kollisionsscheibe ist, befindet sich das Objekt 610 innerhalb eines Kollisionsvolumens des Kollisionszylinders der Drohne.
  • Bei diesem Beispiel kann ein zweiter Objektring (nicht gezeigt) bestimmt werden, der dem Objekt 630 entspricht. Der Radius eines Objektrings, der dem Objekt 630 entspricht, kann größer sein als der Radius der Kollisionsscheibe 645 und kann als solcher das Objekt 630 nicht als eine unmittelbar bevorstehende Kollisionsgefahr identifizieren. Bei einem Beispiel, bei dem nur Objekt 630 vorhanden ist, kann die Drohne 600 entlang der Trajektorie 605 weiterfliegen und es ist möglicherweise nicht erforderlich, sie zu manövrieren, um dem Objekt 630 auszuweichen. Bei einem anderen Beispiel, bei dem beide Objekte 610 und 630 vorhanden sind, ist es möglicherweise erforderlich, die Drohne zu manövrieren, um eine Kollision mit dem Objekt 610 zu vermeiden.
  • Während Objekt 630 die Warnmeldung zunächst möglicherweise nicht auslöst oder die Drohne 600 zu einem Ausweichmanöver veranlasst, wie für 4 beschrieben ist, ist die Position von Objekt 630 möglicherweise nicht zu ignorieren, da die Drohne 600 möglicherweise so manövrieren ist, dass sie sowohl die durch Objekt 610 dargestellte, unmittelbar bevorstehende Kollisionsgefahr vermeidet als auch die Drohne 600 nicht auf einen Kurs bringt, der sie in den Weg von Objekt 630 bringt und damit eine weitere Warnmeldung für eine unmittelbar bevorstehende Kollision auslöst.
  • 7A und 7B stellen gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen Objektring dar. In 7A bewegt sich eine Drohne entlang einer Y-Trajektorie 705A. Ein Objekt 730 befindet sich in einer Distanz (z. B. einer Objektringreichweite) 735 von der Drohne entfernt auf einer definierten Scheibe 720A (z. B. einem Kreis) mit einem Radius 725A und zentriert auf der Y-Trajektorie 705. Wenn sich die Drohne auf Position 700A befindet, kann von einer UWB-Antenne, die sich auf der Drohne befindet, ein erster Ping emittiert wird. Eine Radarrückgabe von dem ersten Ping kann eine erste Reichweitenmessung 710 zu dem Objekt 730 definieren. Bei einem Beispiel kann der erste Ping das in 7B gezeigte X-Z-Koordinatensystem definieren.
  • Wenn sich die Drohne eine Distanz ΔY entlang der Y-Trajektorie 705 von Position 700A zu Position 700B bewegt, kann die Drohne einen zweiten Radar-Ping emittieren und eine zweite Radarrückgabe von Objekt 730 empfangen, was eine zweite Reichweitenmessung 715 definieren kann. Von der ersten Reichweitenmessung 710 und der zweiten Messung 715 kann die Objektscheibenreichweite (nicht gezeigt) und der Radius (nicht gezeigt) bestimmt werden. 7B stellt eine alternative Ansicht (von oben nach unten) des Objektrings 720B mit einem Radius von 725B, zentriert auf einer X-, Y- und Z-Achse, dar.
  • Bei einem Beispiel kann die erste Position 700A der Drohne als Yt definiert sein und die zweite Position 700B kann als Yt-ΔY definiert sein. In ähnlicher Weise kann die erste Reichweite 710 als D0 definiert sein und die zweite Reichweite 715 kann als D1 definiert sein. Wenn der Radius 725A des Objektrings 720A als Rt definiert ist, dann kann der Radius 725A und die Objektringreichweite 735 unter Verwendung von Gl. 1-6, die nachstehend gezeigt sind, bestimmt werden. Bei der Berechnung von Rt kann davon ausgegangen werden, dass ΔY ein bekannter Pfad der Drohne ist. R t 2 = X t 2 + Z t 2
    Figure DE102020114277A1_0001
     D0 2 = X t 2 + Y t 2 + Z t 2 = R t 2 + Y t 2
    Figure DE102020114277A1_0002
                            D1 2 = X t 2 + ( Y t − Δ Y ) 2 + Z t 2 = X t 2 + Y t 2 − 2 Y t Δ Y+ Δ Y 2 + Z t 2 = R t 2 + Y t 2 − 2 Y t Δ Y+ Δ Y 2
    Figure DE102020114277A1_0003
     D0 2 − D1 2 = 2Y t Δ Y- Δ Y 2
    Figure DE102020114277A1_0004
     Y t = D o 2 − D 1 2 + Δ Y 2 2 Δ Y
    Figure DE102020114277A1_0005
     R t = D 0 2 − Y t 2
    Figure DE102020114277A1_0006
  • Bei diesem Beispiel kann der Objektradius 725A als die Quadratwurzel der ersten Reichweitenmessung 710 und der ersten Position 700A der Drohne definiert werden. Wenn der Objektradius 725A, wie oben berechnet, größer ist als der Radius eines Kollisionszylinders (z. B. wie in Bezug auf 4 und 6 oben), dann kann eine Kollision mit dem Objekt 730 als nicht unmittelbar bevorstehend bestimmt werden. Bei einem Beispiel, bei dem der Objektradius 725A, wie oben berechnet, gleich dem Radius eines Kollisionszylinders ist, kann eine „Entscheidungsschwelle“, wobei eine Entscheidung zur Initiierung einer Warnmeldung (z. B. einer Warnmeldung, wie in Bezug auf 4 oben beschrieben), erreicht werden kann. Bei einem Beispiel, bei dem der Radius des Objektrings 725A, wie oben berechnet, kleiner ist als der Radius eines Kollisionszylinders, kann eine Kollision mit dem Objekt 730 als unmittelbar bevorstehend bestimmt werden.
  • 8 stellt ein Diagramm dar, das mehrere Pings von einer Drohne zeigt. Bei dem Beispiel von 8 bewegt sich die Drohne entlang der Trajektorie 805 (z. B. wie in Bezug auf 7 oben beschrieben). Bei diesem Beispiel beginnt die Drohne an Position 800A, die eine Anfangsposition entlang der Y-Trajektorie 805, oder Yt, darstellt. Bei einem Beispiel bewegt sich die Drohne mit einer Geschwindigkeit V1 (die z. B. konstant sein kann), und nach einer ersten Zeitperiode, t * V1, kann sich die Drohne eine erste Distanz ΔY bis zu Position 800B bewegen. Nach einer zweiten Zeitperiode, t * V1 (oder mit einer anderen Geschwindigkeit oder Zeitperiode) kann sich die Drohne eine zweite Distanz ΔY (oder eine andere Distanz) zu Lage 800C bewegen. Wie vorangehend unter Bezugnahme auf 7 erörtert, kann die Drohne 800 an jeder Position einen Radar-Ping von der UWB-Antenne emittieren, was zu einer ersten Reichweitenmessung 810, einer zweiten Reichweitenmessung 815 und einer dritten Reichweitenmessung 820 zu einem Objekt 830 führt. Das Objekt 830 kann eine Distanz (Objektringreichweite) 825 von der Anfangsposition 800A der Drohne auf einer Scheibe 835 (z. B. einem Kreis) mit Radius 840 und zentriert auf der Y-Trajektorie 805 entfernt sein. Die Scheibe 835 kann wie hier beschrieben bestimmt werden. Tabelle 1 unten beschreibt Reichweitenmessungen (D0 und D1), die an drei Drohnenpositionen (Yt-dy) an einer definierten Objektlage (X=1,5 Z=1,75) erhalten wurden. Tabelle 1 - Reichweitenmessungen
    Objektlage Objektreichweite Neigungsreichweite
    X Z Rt Yt ΔY Yt - ΔY D0 D1
    1,5 1,75 2,304886 5 0,1 4,9 5,5056789 5,4150254
    1,5 1,75 2,304886 4,9 0,1 4,8 5,4150254 5,3247066
    1,5 1,75 2,304886 4,8 0,1 4,7 5,3247066 5,2347397
  • Der Vorteil eines dritten „Blicks“ (z. B. Emittieren eines dritten Ping von der UWB-Antenne) und des Empfangs einer dritten Radarrückgabe von dem Objekt 830 besteht darin, dass die Drohne in der Lage sein kann, die Lage des Objekts 830 in Bezug auf die Drohne genauer zu bestimmen. Während die Beispiele von 7 und 8 das Vornehmen von jeweils zwei und drei „Blicken“ von der UWB-Antenne darstellen, kann irgendeine zusätzliche Anzahl von „Blicken“ vorgenommen werden, um eine genauere Lage für ein mögliches Objekt zu bestimmen. Bei einem Beispiel können mehrere Blicke zusammen gemittelt werden, um die Lagengenauigkeit eines Objekts zu verbessern.
  • 9 zeigt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein Diagramm, das ein Objekt 925 zeigt, das sich in der Nähe eines Randes eines Kollisionszylinders 920 befindet. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel emittiert eine UWB-Antenne, die auf einer Drohne 900 befestigt ist, einen Ping, der zu einem UWB-Radarstrahl 910 führt, und empfängt eine Radarrückgabe von einem Objekt 925, das sich gerade so außerhalb der Begrenzung des Kollisionszylinders 920 befindet. Bei einem solchen Beispiel kann die Größe des Objekts 925 Detektionsprobleme darstellen, wenn es an eine Stelle in der Nähe einer Begrenzung (z. B. eines Randes) des Kollisionszylinders 920 fällt. Wenn sich zum Beispiel die Drohne 900 entlang der Trajektorie 905 bewegt, wenn das Objekt 925 groß genug ist, kann der Rand in den Kollisionszylinder eindringen, bevor ein nachfolgender Radar-Ping emittiert wird. Dies kann eine Kollision zwischen der Drohne 900 und dem Objekt 925 verursachen, da möglicherweise nicht genügend Zeit zur Verfügung steht, um die Drohne 900 zu manövrieren (z. B. zu drehen, zu beschleunigen, abzubremsen usw.), um eine Kollision zu vermeiden. Bei einem anderen Beispiel kann sich auch das Objekt 925 bewegen, und die Position des Objekts 925 kann sich so ändern, dass es sich innerhalb des Kollisionszylinders 920 befindet, bevor ein zweiter Ping von der UWB-Antenne emittiert wird.
  • Bei einem solchen Szenario kann die Früheste der Radarrückgaben von dem Objekt 925 verwendet werden, um die Lage des Objekts 925 konservativ abzuschätzen. Beispielsweise kann die Drohne 900 schätzen, dass sich das Objekt 925 innerhalb des Kollisionszylinders 920 befindet, um eine Kollisionswarnmeldung auszulösen, die das Manövrieren der Drohne 900 veranlassen kann, um dem Objekt 925 auszuweichen. Dies kann sicherstellen, dass die Drohne 900 das Objekt 925 beim Passieren nicht „abschneidet“ oder „seitlich abwischt“ (z. B. wenn der Rand der Drohne 900 auf das Objekt 925 auftrifft, während sich die Drohne entlang der Trajektorie 905 bewegt).
  • 10 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen UWB-Radar-Ping-Graphen dar. Der Graph von 10 stellt ein Beispiel von empfangenen Rückgaben für mehrere Objekte dar, wie bei dem Beispiel der 4 gezeigt ist. Bei einem solchen Beispiel, bei dem mehrere Objekte auflösbare Rückgaben aufweisen, kann die Bewegung einer Drohne zu Echorückgabe-Gruppierungen führen, als Ping 1 und Ping 2 gezeigt, die gruppiert werden können, um mehrere Objekte zu identifizieren und zu verarbeiten. 10 zeigt beispielhafte Rückgaben für drei Objekte, und der Prozess kann auf irgendeine Anzahl von Objekten angewendet werden. Bei dem Beispiel von 10 können gruppierte Rückgaben unabhängig voneinander verarbeitet werden (z. B. können die Rückgaben für ein erstes Objekt getrennt von den Rückgaben für ein zweites oder drittes Objekt verarbeitet werden), um die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einem der einzelnen Objekte zu bestimmen. Bei einem solchen Beispiel können die drei Objekte stationäre Punktobjekte sein, wobei sich die Drohne in Richtung des Objekts bewegt.
  • 11 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen UWB-Radar-Ping-Graphen mit einer Detektionsschwelle 1102 (und optionaler Detektionsschwelle 1104) dar. 11 stellt Beispiele von Radarrückgaben von drei reichweitenverteilten Objekten dar (z. B. ist jedes Objekt getrennt von Radar-Pings auflösbar). Bei diesem Beispiel werden Rückgaben für jedes Objekt für zwei Pings gezeigt. Wie vorangehend in Bezug auf 10 erklärt ist, kann die Prozedur von 11 auf mehr als drei Objekte und mehr als zwei Radar-Pings erweitert werden. Bei der Berechnung eines Radius eines Objektrings für jedes Objekt kann die nächstliegende erkennbare Reichweitenmessung des Rückgabeechos eines Objekts verwendet werden. Das Rückgabeecho kann kleiner sein als die Gesamtamplitude einer bestimmten Radarrückgabe für ein Objekt.
  • Um die Anzahl falscher Objektdetektionen (z. B. durch Rauschen oder andere Störsignale verursachter Detektionen) zu reduzieren, kann eine Detektionsschwelle eingestellt werden. Wenn die Detektionsschwelle zu hoch eingestellt ist, kann die Anzahl der falschen Detektionen oder „Fehlalarme“, die von einem Radar-Ping zurückgegeben werden, geringer sein, aber das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR), das zur Einhaltung der Schwelle verwendet wird, kann möglicherweise keine gültigen Objekte detektieren. Bei einem anderen Beispiel können bei einer zu niedrig eingestellten Detektionsschwelle gültige Objekte innerhalb einer hohen Anzahl von falschen Objekten maskiert werden. Im Falle einer Drohne, die sich entlang einer Trajektorie bewegt, können die Detektionsschwelle und die inkrementelle Distanz ΔY zwischen den Radar-Pings adaptiv angepasst werden, um eine Reichweitenunterscheidbarkeit zu erreichen (z. B. eine Distanz von der Drohne zu einem Objekt, wobei das Objekt eine mögliche Kollisionsgefahr ist). Die Detektionsschwelle oder die Distanz zwischen Radar-Pings kann angepasst werden, z. B. basierend auf einer Geschwindigkeit, mit der sich die Drohne bewegt, einem Bereich, in dem die Drohne navigiert, oder der Manövrierfähigkeit der Drohne. Kreise erscheinen in 11 zur Veranschaulichung einer erreichten Schwelle.
  • 12 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen UWB-Radar-Ping-Graphen für ein großes Objekt dar. Bei dem Beispiel von 12 stellen mehrere Objekte 1205 und 1210, umfassend eine Wand 1220, mögliche Kollisionsgefahren für eine Drohne 1200 dar. Radarrückgaben von der Wand 1220 können von den anderen Objekten 1205 und 1210 durch einen verlängerten Echo-„Schwanz“ 1225 unterschieden werden, der dadurch verursacht werden kann, dass das Radarsignal von der größeren Oberfläche reflektiert wird, die von der Wand 1220 dargestellt wird im Vergleich zu der Größe der von den anderen Objekten 1205 und 1210 dargestellten Oberfläche. Die stärkste Rückgabe von der Wand- 1220 Reflexion kann auf einer Boresight der Drohne 1200 sein. Wie oben für 11 beschrieben, können die Detektionsschwelle und Distanz zwischen Radar-Pings in dem in 12 dargestellten Szenario angepasst werden, um ein ausreichendes SNR und eine ausreichende Anzahl von Pings bereitzustellen, um Objekte vor der Wand 1220 zu verarbeiten, wie z. B. die Objekte 1205 und 1210. Die Wand 1220 von 12 wird als Beispiel dargestellt, aber andere große Objekte (relativ zu der Drohne) können ähnliche Schwänze aufweisen, z. B. eine Decke, Boden, großes Objekt (z. B. Flugzeug) oder Ähnliches.
  • 13 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen einen Graphen dar, der einen Radar-Ping einer Wand zeigt. Bei diesem Beispiel können Radarrückgaben von einer Wand, wie für 12 beschrieben, durch eine Mehrfachblick- und Ping-Technik verarbeitet werden. Ähnlich zu dem Beispiel von 11 können die Rückgaben von der Wand basierend auf einer nächstliegenden erkennbaren Reichweite verarbeitet werden (z. B. die Amplitude der Rückgabe, die gerade oberhalb der Detektionsschwelle auftritt, eine vorgegebene Reichweite etc.). Die Verwendung der nächstgelegenen erkennbaren Reichweite kann sicherstellen, dass die Drohne so manövrieren kann, dass sie die gesamte Oberfläche der Wand umgeht. Wie vorangehend Bezug nehmend auf 11 und 12 beschrieben wurde, kann die Detektionsschwelle oder die Ping-Zeit angepasst werden.
  • 14A und 14B stellen gemäß einigen Ausführungsbeispielen schematische Diagramme dar, die eine Kollisionsdistanz gegenüber der tatsächlichen Distanz von einem Objekt zeigen. Bei dem in 14A dargestellten Beispiel legt eine Drohne 1400A eine kürzeste Wegdistanz D 1405A von einer Wand 1410A zurück. Bei einem anderen Beispiel kann die Drohne 1400A in einer anderen Richtung als geradeaus in Richtung der Wand fahren, z. B. auf einer diagonalen Kollisionsdistanz L 1415A. Bei einem solchen Beispiel kann die Kollisionsdistanz L 1415A größer sein als die kürzeste Wegdistanz D 1405A der Drohne 1400A von der Wand 1410A. Bei dem in 14B dargestellten Beispiel kann die Drohne 1400B die gleiche kürzeste Wegdistanz D 1405B von einer Wand 1410B wie im Beispiel in 14A sein. Weil die Drohne 1400B direkt in Richtung der Wand 1410B in 14B fährt, sind die Kollisionsdistanz L 1415B und die kürzeste Wegdistanz D 1405B gleich.
  • Bei dem in 14A dargestellten Beispiel kann die Kollisionsdistanz L 1415A mit einem oder mehreren emittierten Pings verwendet werden, um zu bestimmen, wann sich die Wand 1410A in einer Distanz von einem definierten Kollisionszylinder (oder innerhalb eines Kollisionszylinders) befindet. Die Drohne 1400A kann entlang ihrer Trajektorie so lange fortsetzen, wie die Wand 1410A keine unmittelbar bevorstehende Kollisionsgefahr für die Drohne 1400A darstellt, z. B. basierend auf der Kollisionsdistanz L 1415A, anstatt sich auf die scheinbar kürzere (für die Drohne 1400A) kürzeste Wegdistanz D 1405A zu der Wand zu verlassen.
  • 15 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein Flussdiagramm dar, das eine Technik 1500 zur Ausführung der UWB-Kollisionsdetektion zeigt. Die Operationen der Technik 1500 können durch Computer-Hardware, wie oben oder unten beschrieben, ausgeführt werden (z. B. Verarbeitungsschaltungsanordnung).
  • Bei Operation 1505 wird eine erste Hemisphäre mit einem ersten Radius für ein mögliches Objekt unter Verwendung eines ersten UWB-Radar-Pings bestimmt. Bei Operation 1505 kann ein UWB-Radar-Ping von einer UWB-Antenne emittiert werden, die an einer Drohne fixiert ist. Bei einem Beispiel arbeitet das UWB-Radar gemäß einem Standard, wie z. B. dem US-Bundesstandard für Ultrabreitbandbetrieb, der in 47 C.F.R. 15, Unterabschnitt F, kodifiziert ist. Wenn ein mögliches Objekt innerhalb des Strahls detektiert wird, wird eine erste Radarrückgabe an einem Empfänger (z. B. der Drohne) empfangen und kann von einem Signalprozessor verarbeitet werden. Bei einem Beispiel kann sich der Sender, Empfänger oder Signalprozessor auf der Drohne befinden, an der Drohne fixiert oder in einer Schaltungsanordnung der Drohne eingebettet sein, z. B. als Teil einer Antennenanordnung. Bei einem Beispiel kann eine Sende-/Empfangsvorrichtung einen Verbindungspunkt mit der Antenne bereitstellen, sodass sowohl der Sender als auch der Empfänger an der Antenne angebracht werden können und eine Isolierung zwischen dem Sender und Empfänger bereitstellen, um die Empfängerkomponenten vor dem Sendesignal zu schützen. Bei einem anderen Beispiel können sich der Empfänger oder Signalprozessor getrennt von der Drohne befinden.
  • Bei Operation 1510 wird eine zweite Hemisphäre mit einem zweiten Radius für das mögliche Objekt unter Verwendung eines zweiten UWB-Radar-Pings bestimmt. Der erste und zweite Ping der Operationen 1505 und 1510 können eine gepulste Wellenform verwenden (z. B. eine UWB-Standard-Gepulste-Wellenform), wobei der Radarstrahl in bestimmten Intervallen gesendet wird (z. B. ein regelmäßiges Intervall wie beispielsweise 0,1 s, ein regelmäßiges Intervall, das basierend auf einer Distanz bestimmt wird, oder ein unregelmäßiges Intervall, z. B. häufiger, wenn ein mögliches Objekt identifiziert wird). In der Zeit zwischen den Pulsen hat sich die Drohne möglicherweise eine Distanz entlang einer Trajektorie bewegt. Die zurückgelegte Distanz kann bei einigen Beispielen als ΔY definiert werden, die variieren kann oder eine gleichgroße Distanz sein kann, jedes Mal, wenn sich die Drohne bewegt. Bei einem anderen Beispiel können die Pings des Radarsenders bei jeder ΔY auftreten. Bei einem Beispiel kann sich die Zeitgebung der Pulse oder die ΔY, die sich die Drohne zwischen den Pulsen bewegt, ändern, z. B. wenn die Drohne ihre Geschwindigkeit ändert oder wenn die Drohne ein zusätzliches mögliches Objekt in einem bestimmten Gebiet detektiert. Bei einem Beispiel kann der erste Radar-Ping einen Ursprung eines relativen Koordinatensystems definieren, von dem sich der Radius der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre erstreckt.
  • In der Zeit zwischen den Sendeimpulsen kann die UWB-Antenne mit dem Empfänger verbunden werden, sodass der Empfänger die von möglichen Objekten reflektierten Rückgaben empfangen kann. Bei einem Beispiel können Reichweiten-Mehrdeutigkeiten (z. B. eine Reflexion eines zuvor gesendeten Pulses) vermieden werden, indem sichergestellt wird, dass die Zeit zwischen den Pulsen lang genug ist, damit alle interessierenden Echos (z. B. Reflexionen von möglichen Objekten) zum Empfänger zurückkehren können, bevor der nächste Puls gesendet wird.
  • Bei Operation 1515 kann ein Objektring für jedes Objekt an dem Schnittpunkt der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre definiert werden. Die Größe des Objektrings (z. B. der Radius) kann von der Distanz von der Drohne zu dem Objekt, der Geschwindigkeit der Drohne oder der Zeit zwischen den Radarpulsen abhängen. Bei einem Beispiel kann die Größe des Objektrings eine ungefähre Lage eines Objekts in Bezug auf die Drohne liefern, derart, dass die Drohne eine Kollision mit dem Objekt vermeiden kann, ohne dass es erforderlich ist, eine genaue Lage des Objekts zu kennen. Zum Beispiel kann der Radius des Objektrings via Gl. 6 bestimmt werden, die sich darauf stützen kann, dass ΔY oder die Geschwindigkeit der Drohne bekannt ist. Bei einem anderen Beispiel kann eine genaue Lage eines Objekts bestimmt werden, indem zusätzliche (z. B. drei oder mehr) Pings von der UWB-Antenne genommen werden. Bei diesem Beispiel können nachfolgende zusätzliche Hemisphären definiert werden, und sich mit der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre schneiden, wodurch ferner der Radius des Objektrings definiert wird. Bei einem anderen Beispiel unter Verwendung zusätzlicher Pulse können die empfangenen Daten, die jedem einzelnen Radar-Ping entsprechen, gemittelt werden, wobei der Datensatz einen Radius jeder Hemisphäre, eine von der Drohne zwischen jedem Ping zurückgelegte Distanz oder Ähnliches umfassen kann. Bei einem Beispiel, wenn mehrere Objekte vorhanden sind, kann ein Objektring bestimmt werden, indem die von mehreren Pings empfangenen Radarrückgaben gruppiert werden.
  • Bei Operation 1520 wird der Radius des Objektrings mit dem Radius eines Kollisionszylinders für die Drohne verglichen (z. B. ein Zylinder, der einen Kollisionsradius der Drohne repräsentiert, z. B. sich eine bestimmte Distanz erstreckt, basierend auf Geschwindigkeit, Manövrierfähigkeit der Drohne oder Ähnlichem). Wie oben erörtert, kann der Kollisionszylinder den Abmessungen der Drohne entsprechen, etwas größer als die Drohne sein (z. B. umfassend einer Pufferzone von einem Zoll, einigen Zolls, einem Fuß oder einigen Fuß). Bei einem Beispiel kann der Durchmesser des Kollisionszylinders eine Distanz aufweisen, die ausreichend ist, um die Breite der Drohne zu umfassen. Bei einem Beispiel kann der Durchmesser des Kollisionszylinders die exakte Breite der Drohne sein. Bei einem anderen Beispiel kann der Durchmesser des Kollisionszylinders etwas weiter als die Breite der Drohne sein, um einen Puffer zu bilden, sodass ein mögliches Objekt in der Nähe des Randes des Kollisionszylinders nicht mit einem Rand der Drohne kollidiert. Die Länge des Kollisionszylinders kann der Geschwindigkeit entsprechen, mit der sich die Drohne bewegt. Wenn die Drohne z. B. die Geschwindigkeit reduziert, kann die Länge des Kollisionszylinders verringert werden, da das Manövrieren der Drohne, einem Objekt auszuweichen, bei geringerer Geschwindigkeit einfacher sein kann. Bei einem anderen Beispiel kann mit zunehmender Geschwindigkeit der Drohne die Länge des Kollisionszylinders vergrößert werden, da die Zeit zur Vermeidung einer Kollision mit einem Objekt reduziert werden kann.
  • Bei einem Beispiel der Operation 1520 kann der Radius des Objektrings wie oben beschrieben bestimmt werden, nachdem eine Radarrückgabe ein mögliches Objekt oder Objekte an dem Empfänger identifiziert hat. Die Verarbeitungsschaltungsanordnung kann bestimmen, ob eine Abmessung des Objektrings (z. B. der Radius oder der Durchmesser) größer ist als eine Abmessung des Kollisionszylinders oder der Kollisionsscheibe (z. B. ein Radius oder ein Durchmesser). Wenn die Abmessung des Objektrings nicht größer als die Abmessung des Kollisionszylinders oder der Kollisionsscheibe ist (z. B. kleiner oder gleich der Abmessung des Kollisionszylinders), kann die Technik 1500 mit Operation 1530 fortfahren.
  • Bei Operation 1530 liegt das Objekt auf oder innerhalb des Kollisionszylinders oder der Kollisionsscheibe basierend auf dem Vergleich von Operation 1520. Das Objekt stellt eine Kollisionsgefahr mit der Drohne dar, und die Technik 1500 kann ein Ausgeben einer Warnmeldung oder ein Anweisen der Drohnen, Ausweichmaßnahmen zu ergreifen umfassen. Bei einem Beispiel kann die Drohne ferngesteuert werden, z. B. durch einen menschlichen Bediener, der die Drohne ferngesteuert navigiert. Bei diesem Beispiel kann die Technik 1500 ein Ausgeben einer akustischen Warnmeldung oder einer visuellen Warnmeldung an dem Ort der Fernsteuerung umfassen, z. B. einen Kollisionsalarm oder ein Warnlicht. Bei einem anderen Beispiel können ein akustischer Alarm oder ein Warnlicht (z. B. eine blinkende Leuchtdiode (LED)) zusammen verwendet werden, um den Drohnenbediener zu warnen, dass die Drohne von einer Kollision bedroht ist.
  • Bei einem anderen Beispiel kann die Drohne autonom betrieben werden. Bei diesem Beispiel kann das Kollisionswarnsystem verursachen, dass die Verarbeitungsschaltungsanordnung, die die Drohne steuert, Ausweichmaßnahmen ergreift und die Drohne so manövriert (z. B. Wenden, Lenken, Geschwindigkeit erhöhen, Geschwindigkeit verringern, Höhe erhöhen, Höhe verringern oder Ähnliches), dass die identifizierte bevorstehende oder mögliche Kollision vermieden wird. Bei diesem Beispiel kann sich die Verarbeitungsschaltungsanordnung, die die Drohne betreibt, auf der Drohne befinden. Bei einem alternativen Beispiel kann sich die Verarbeitungsschaltungsanordnung, die die Drohne betreibt, getrennt von der Drohne befinden, z. B. mit einem extern angeordneten Empfänger oder Signalprozessor. Bei diesem Beispiel kann die Technik 1500 die Rückkehr zu Operation 1505 und die Iteration der Technik 1500 umfassen.
  • Bei einem Beispiel kann die Drohne ferngesteuert werden, z. B. durch einen menschlichen Bediener mittels Fernsteuerung. Ansprechend auf die identifizierte bevorstehende oder mögliche Kollision kann ein autonomes System vorübergehend die Steuerung der Drohne übernehmen, um die Drohne zu manövrieren (z. B. Wenden, Lenken, Geschwindigkeit erhöhen, Geschwindigkeit verringern, Höhe erhöhen, Höhe verringern oder Ähnliches), um die identifizierte bevorstehende oder mögliche Kollision zu vermeiden. Bei einem Beispiel kann die Steuerung der Drohne an den Bediener zurückgegeben werden, nachdem die Vermeidung der bevorstehenden oder möglichen Kollision abgeschlossen ist. Bei diesem Beispiel kann ein autonomes System in der Lage sein, die Drohne schneller und effizienter zu manövrieren, um eine Kollision zu vermeiden, als ein menschlicher Bediener, der z. B. eine langsamere Reaktionszeit hat.
  • Bei einem Beispiel, wenn das System bei Operation 1520 feststellt, dass der Radius des Objektrings größer als der Radius des Kollisionszylinders ist, kann die Technik 1500 eine Operation 1540 umfassen, um festzustellen, dass es keine Kollisionsgefahr gibt. Bei diesem Beispiel kann die Technik 1500 die Rückkehr zu Operation 1505 und die Iteration der Technik 1500 umfassen.
  • Während die Technik 1500 speziell für den Betrieb einer Drohne beschrieben wurde, kann die Technik 1500 mit einem Fahrzeug, einer Robotervorrichtung wie beispielsweise einem Vakuumroboter, einem Industrieroboter oder Ähnlichem verwendet werden.
  • 16 zeigt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein beispielhaftes Schema einer Drohne 1600. Wie in 16 gezeigt, kann die Drohne 1600 eine Flugzeugzelle 1602, einen Flugmechanismus 1604 und eine Rechenumgebung 1606 umfassen. Die Flugzeugzelle 1602 kann aus Polymeren, Metallen etc. bestehen, und die anderen Komponenten der Drohne 1600 können an der Flugzeugzelle 1602 gesichert werden.
  • Der Flugmechanismus 1604 kann Mechanismen umfassen, die die Drohne 1600 durch die Luft treiben können. Zum Beispiel kann der Flugmechanismus 1604 Propeller, Rotoren, Turbofans, Turboprops etc. umfassen. Der Flugmechanismus 1604 kann wirksam mit der Avionik 1608 eine Schnittstelle bilden. Die Avionik 1608 kann Teil der Rechenumgebung 1606 oder eigenständige Komponenten sein. Zum Beispiel kann die Avionik 1608 Beschleunigungssensoren 1610, einen Höhenmesser 1612, Gyroskope 1614 oder einen GPS-Empfänger 1616 umfassen.
  • Die verschiedenen Komponenten der Avionik 1608 können eigenständige Komponenten sein oder Teil eines Autopilotsystems oder eines anderen Avionikpakets sein. Zum Beispiel können der Höhenmesser 1612 und der GPS-Empfänger 1616 Teil eines Autopilotsystems sein, das eine oder mehrere Steuerachsen umfasst. Zum Beispiel kann das Autopilotsystem ein zweiachsiger Autopilot sein, der einen voreingestellten Kurs und eine voreingestellte Höhe einhält. Die Avionik 1608 kann verwendet werden, um die Ausrichtung der Drohne 1600 während des Fluges zu steuern. Zum Beispiel kann die Avionik 1608 verwendet werden, um die Ausrichtung der Drohne 1600 um Nick-, Quer- und Gier-Achsen während des Fluges zu steuern.
  • Die Avionik 1608 kann einen autonomen Flug ermöglichen. Beispielsweise kann, wie hier beschrieben, die Drohne 1600 eine Flugbahn empfangen, die die Drohne 1600 ohne weitere Benutzereingaben fliegen kann. Zusätzlich kann die Avionik 1608 einen Navigationssender 1630 umfassen, der verwendet werden kann, um Befehle an den Flugmechanismus 1604 zu senden. Während 16 den Navigationssender 1630 als Teil der Avionik 1608 zeigt, kann der Navigationssender 1630 Software sein, die in einem Speicher 1618 gespeichert ist, wie durch den gestrichelten Navigationssender 1630 gezeigt.
  • Die Rechenumgebung 1606 kann auch den Speicher 1618 umfassen, der Anwendungen 1620 und ein Drohnenbetriebssystem (OS) 1622 speichern kann. Die Anwendungen 1620 können Beleuchtungssteuerungen zur Steuerung einer oder mehrerer LEDs 1650 umfassen. Die Anwendungen 1620 können ein Kommunikationsprogramm umfassen, das es der Drohne 1600 ermöglichen kann, mit einer Rechenvorrichtung zu kommunizieren. Zusätzlich können die Anwendungen 1620 Software umfassen, die als Navigationssender 1630 fungiert.
  • Der Speicher 1618 kann einen sicheren Bereich für die Speicherung von Komponenten bereitstellen, die zur Authentifizierung der Kommunikation zwischen der Drohne 1600 und der Rechenvorrichtung verwendet werden. Zum Beispiel kann der Speicher 1618 SSL-Zertifikate oder andere Sicherheits-Token speichern. Die in dem Speicher 1618 gespeicherten Daten können Nur-Lese-Daten sein, derart dass die Daten während des Betriebs nicht durch Malware, Viren oder andere Benutzer, die versuchen können, die Steuerung über die Drohne 1600 zu übernehmen, beschädigt oder anderweitig verändert werden können.
  • Die Rechenumgebung 1606 kann eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU; central processing unit) 1624, eine Batterie 1626, eine Kommunikationsschnittstelle 1628 und eine UWB-Antenne 1635 umfassen. Die UWB-Antenne 1635 kann eine Breitstrahl-UWB-Antenne sein. Die UWB-Antenne 1635 kann zur Ausführung der hier beschriebenen Techniken verwendet werden, z. B. zur Ausführung der Kollisionsvermeidung für die Drohne 1600. Die CPU 1624 kann zur Ausführung von Operationen und Verfahrensschritten, wie sie hier in Bezug auf 15 beschrieben sind, verwendet werden. Der Speicher 1618 kann auch Daten, die von der Drohne 1600 empfangen wurden, sowie Programme und andere Software, die von der Drohne 1600 verwendet wird, speichern. Zum Beispiel kann der Speicher 1618 Anweisungen speichern, die, wenn sie von der CPU 1624 ausgeführt werden, die CPU 1624 zur Ausführung von Operationen veranlassen, wie z. B. die UWB-Antenne 1635 zum Emittieren der Radar-Pings zu veranlassen, oder andere solche Operationen wie die hier Beschriebenen.
  • Die Kommunikationsschnittstelle 1628 kann Sender, Empfänger oder Sendeempfänger umfassen, die verwendet werden, um mit der Rechenvorrichtung zu kommunizieren. Zusätzlich kann die Kommunikationsschnittstelle 1628 eine zellulare Schnittstelle oder eine andere drahtlose Berechtigungsnachweis-Austausch-Schaltungsanordnung umfassen. Beispielsweise kann die Kommunikationsschnittstelle 1628 es der Drohne 1600 ermöglichen, ihre Position an die Rechenvorrichtung zu senden und der Drohne 1600 auch zu ermöglichen, die Flugbahnen und andere Daten von der Rechenvorrichtung zu empfangen. Bei einem Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 1628 direkt mit der CPU 1624 verdrahtet sein, oder die Kommunikationsschnittstelle 1628 kann in das CPC 1624 eingebettet sein, wie z. B. als System auf einem Chip oder als System in Package.
  • Bei einem Beispiel kann die Kommunikationsschnittstelle 1628 für die Drohne-zu-Drohne-, Roboter-zu-Roboter-, Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation oder eine ähnliche Maschine-zu-Maschine-Kommunikation, wie z. B. zur kollaborativen Kollisionsvermeidung, verwendet werden. Beispielsweise kann sich eine Drohne 1600 selbst identifizieren und ihre Position, ihren Kurs, ihre Flugidentifikationsnummer oder Ähnliches an andere Drohnen (z. B. andere Drohnen in einer Drohnenflotte) rundsenden, um eine Kollision während des Fluges zu vermeiden. Dies kann in Verbindung mit den in dieser Offenlegung beschriebenen Kollisionswarntechniken verwendet werden, um bei der Identifizierung von Objekten zu helfen, die in der Flugbahn der Drohne 1600 ein Kollisionsrisiko darstellen können.
  • Während 16 verschiedene Komponenten der Drohne 1600 zeigt, sind nicht alle in 16 gezeigten Komponenten erforderlich. Beispielsweise weist die Drohne 1600 möglicherweise keine Gyroskope 1614, keinen Höhenmesser 1612 etc. auf.
  • Bei einem anderen Beispiel kann die Drohne 1600 ein Radarmodul (nicht gezeigt) umfassen. Bei einem solchen Beispiel kann das Radarmodul physisch mit der CPU 1624 verbunden ein oder kann in die Rechenumgebung 1602 oder als System auf einem Chip integriert sein. Bei einem anderen Beispiel kann das Radarmodul Teil eines Systems in Package sein. Bei einem Beispiel kann das Radarmodul eine Antenne umfassen, oder die Antenne kann eine separate Einheit sein, die sich auf dem Körper der Drohne 1600 befindet oder in diesen integriert ist.
  • 17 stellt gemäß einigen Ausführungsbeispielen ein Beispiel eines Blockdiagramms einer Maschine 1700 dar, auf der eine oder mehrere der hier erörterten Techniken (z. B. Methodologien) ausgeführt werden können. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Maschine 1700 als eigenständige Vorrichtung arbeiten, oder sie kann mit anderen Maschinen verbunden (z. B. vernetzt) sein. Abschnitte der Maschine oder die gesamte Maschine können in eine Drohne, wie die hier beschriebenen Drohnen, eingebracht werden. Bei einer vernetzten Bereitstellung kann die Maschine 1700 in der Funktion einer Servermaschine, einer Client-Maschine oder in Server-Client-Netzwerkumgebungen arbeiten. In einem Beispiel kann die Maschine 1700 als eine Peer-Maschine in Peer-to-Peer- (P2P-) (oder anderer verteilten) Netzwerkumgebung agieren. Die Maschine 1700 kann ein Personal-Computer (PC), ein Tablet-PC, eine Drohnen-Rechenvorrichtung, ein Steuersystem, eine inertiale Messeinheit (IMU; inertial measurement unit), ein Mobiltelefon, eine Web-Anwendung, ein Netzwerk-Router, Netzwerk-Schalter (switch) oder Netzwerk-Brücke (bridge) oder irgendeine Maschine sein, die fähig zum Ausführen von Anweisungen (sequentiell oder anderweitig) ist, die Maßnahmen spezifizieren, die durch die Maschine ergriffen werden sollen. Ferner, während nur eine einzige Maschine dargestellt ist, umfasst der Begriff „Maschine“ auch eine Ansammlung von Maschinen, die individuell oder gemeinsam einen Satz (oder mehrere Sätze) von Anweisungen ausführen, um ein oder mehrere der hierin erörterten Methodologien durchzuführen, wie etwa Cloud-Computing, Software as a Service (SaaS), andere Computer-Cluster-Konfigurationen.
  • Beispiele, wie hierin beschrieben, können Logik oder eine Anzahl von Komponenten, Modulen oder Mechanismen umfassen oder basierend auf denselben arbeiten. Module sind greifbare Einheiten (z. B. Hardware), die in der Lage sind, im Betrieb bestimmte Operationen auszuführen. Ein Modul umfasst Hardware. Bei einem Beispiel kann die Hardware eigens konfiguriert sein, um eine bestimmte Operation (z. B. fest verdrahtet) auszuführen. Bei einem Beispiel kann die Hardware konfigurierbare Ausführungseinheiten (z. B. Transistoren, Schaltungen etc.) und ein computerlesbares Medium mit Anweisungen umfassen, wobei die Anweisungen die Ausführungseinheiten so konfigurieren, dass sie im Betrieb eine bestimmte Operation ausführen. Die Konfiguration kann unter der Leitung der Ausführungseinheiten oder eines Lademechanismus erfolgen. Dementsprechend sind die Ausführungseinheiten mit dem computerlesbaren Medium kommunikativ gekoppelt, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist. Bei diesem Beispiel können die Ausführungseinheiten ein Mitglied von mehr als einem Modul sein. Im Betrieb können die Ausführungseinheiten beispielsweise durch einen ersten Satz von Anweisungen so konfiguriert werden, um zu einem bestimmten Zeitpunkt ein erstes Modul zu implementieren, und durch einen zweiten Satz von Anweisungen neu konfiguriert werden, um ein zweites Modul zu implementieren.
  • Die Maschine (z. B. Computersystem) 1700 kann einen Hardwareprozessor 1702 (z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU); central processing unit), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU; graphics processing unit), einen Hardwareprozessorkern oder irgendeine Kombination daraus), einen Hauptspeicher 1704 und einen statischen Speicher 1706 umfassen, von denen einige oder alle miteinander über einen Zwischenlink (z. B. einen Bus) 1708 kommunizieren können. Die Maschine 1700 kann ferner eine Anzeigeeinheit 1710, eine alphanumerische Eingabevorrichtung 1712 (z. B. eine Tastatur) und eine Navigationsvorrichtung 1714 mit Benutzerschnittstelle (UI; user interface) (z. B. eine Maus) aufweisen. Bei einem Beispiel können die Anzeigeeinheit 1710, die alphanumerische Eingabevorrichtung 1712 und UI-Navigationsvorrichtung 1714 eine Touchscreen-Anzeige sein. Die Maschine 1700 kann zusätzlich eine Speicherungsvorrichtung (z. B. Laufwerkeinheit) 1716, eine Signalerzeugungsvorrichtung 1718 (z. B. einen Lautsprecher), eine Netzwerkschnittstellenvorrichtung 1720, und einen oder mehrere Sensoren 1721, wie beispielsweise einen Globales-Positionsbestimmungssystem- (GPS-; global positioning system) Sensor, einen Kompass, einen Beschleunigungssensor oder anderen Sensor umfassen. Die Maschine 1700 kann eine Ausgangssteuerung 1728, wie etwa eine serielle (z. B. einen universellen seriellen Bus (USB; universal serial bus), eine parallele oder andere drahtgebundene oder drahtlose (z. B. Infrarot (IR; infrared), Nahfeldkommunikation- (NFC-; near field communication) usw.) Verbindung umfassen, um mit einer oder mehreren Peripherievorrichtungen (z. B. einem Drucker, einer Kartenlesevorrichtung usw.) zu kommunizieren oder diese zu steuern.
  • Die Speicherungsvorrichtung 1716 kann ein maschinenlesbares Medium 1722 aufweisen, auf dem ein oder mehrere Sätze von Datenstrukturen oder Anweisungen 1724 (z. B. Software) gespeichert sind, die durch eine oder mehrere der Techniken oder Funktionen, die hierin beschrieben werden, ausgeführt oder benutzt werden. Die Anweisungen 1724 können auch, komplett oder zumindest teilweise, innerhalb des Hauptspeichers 1704, innerhalb eines statischen Speichers 1706 oder innerhalb des Hardware-Prozessors 1702 während der Ausführung derselben durch die Maschine 1700 vorliegen. Bei einem Beispiel kann eines von oder irgendeine Kombination aus dem Hardwareprozessor 1702, dem Hauptspeicher 1704, dem statischen Speicher 1706 oder der Speicherungsvorrichtung 1716 maschinenlesbare Medien bilden.
    Während das maschinenlesbare Medium 1722 als ein einzelnes Medium dargestellt ist, kann der Begriff „maschinenlesbares Medium“ ein einzelnes Medium oder mehrere Medien umfassen (z. B. eine zentralisierte oder verteilte Datenbank oder zugeordnete Caches und Server), die dazu ausgebildet sind, die eine oder die mehreren Anweisungen 1724 zu speichern.
  • Der Begriff „maschinenlesbares Medium“ kann irgendein Medium umfassen, das zum Speichern, Codieren oder Tragen von Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine 1700 imstande ist und das die Maschine 1700 dazu veranlassen kann, irgendeine oder mehrere der Techniken der vorliegenden Offenbarung auszuführen, oder das zum Speichern, Codieren oder Tragen von Datenstrukturen imstande ist, die durch derartige Anweisungen genutzt werden können oder diesen zugeordnet sind. Nicht einschränkende Beispiele eines maschinenlesbaren Mediums können Solid-State-Speicher, und optische und magnetische Medien umfassen. Spezifische Beispiele von maschinenlesbaren Medien können umfassen: nicht-flüchtigen Speicher, wie beispielsweise Halbleiterspeicherbauelemente (z. B. elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM; Electrically Programmable Read-Only Memory), elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM; Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)) und Flash-Speicher-Bauelemente; Magnetplatten wie beispielsweise interne Festplatten und Wechselplatten; magneto-optische Platten; und CD-ROM- und DVD-ROM-Platten.
  • Die Anweisungen 1724 können ferner über ein Kommunikationsnetzwerk 1726 übertragen oder empfangen werden, unter Verwendung eines Übertragungsmediums über die Netzwerkschnittstellenvorrichtung 1720, die irgendeines von einer Anzahl von Übertragungsprotokollen (z. B. Frame Relay, Internet Protocol (IP), Transmission Control Protocol (TCP), User Datagram Protocol (UDP), Hypertext Transfer Protocol (HTTP) etc.) verwendet. Beispielhafte Kommunikationsnetzwerke können unter anderem ein Lokales Netzwerk (LAN; Local Area Network), ein Weitbereichs-Netzwerk (WAN; Wide Area Network), ein Paketdatennetzwerk (z. B. das Internet), Mobiltelefonnetze (z. B. zelluläre Netze), Plain Old Telephone (POTS) -Netzwerke und drahtlose Datennetzwerke (z. B. Institute of Electrical and Electronics Engineers- (IEEE-) 802.11 -Standardfamilie, bekannt als Wi-Fi®, IEEE 802.16 - Standardfamilie, bekannt als WiMax®), IEEE 802.15.4 -Standardfamilie, Peer-to-Peer- (P2P-) Netzwerke umfassen. Bei einem Beispiel kann die Netzwerkschnittstellenvorrichtung 1720 eine oder mehrere physische Buchsen (z. B. Ethernet, koaxial oder Telefonbuchsen) oder eine oder mehrere Antennen zum Verbinden mit dem Kommunikationsnetzwerk 826 umfassen. Bei einem Beispiel kann die Netzwerkschnittstellenvorrichtung 1720 eine Mehrzahl von Antennen umfassen, um drahtlos zu kommunizieren, unter Verwendung von zumindest einer von einer Einzel-Eingang-Mehrfach-Ausgang- (SIMO-; Single-Input Multiple-Output), Mehrfach-Eingang-Mehrfach-Ausgang- (MIMO-; Multiple-Input Multiple-Output) oder Mehrfach-Eingang-Einzel-Ausgang-(MISO-; Multiple-Input Single-Output) Technik. Der Begriff „Übertragungsmedium“ ist so aufzufassen, dass er irgendein nicht greifbares Medium umfasst, das fähig ist zum Speichern, Codieren oder Tragen von Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine 1700, und digitale oder analoge Kommunikationssignale oder ein anderes nicht greifbares Medium zum Ermöglichen von Kommunikation solcher Software umfasst.
  • Jedes von diesen nicht-einschränkenden Beispielen kann für sich alleine stehen, oder kann in verschiedenen Permutationen oder Kombinationen mit einem oder mehreren von den anderen Beispielen kombiniert werden.
  • Beispiel 1 ist ein System zur Kollisionswarnung unter Verwendung eines Breites-Antennendiagramm-Ultrabreitband- (UWB-) Radars, das System umfassend: eine Avioniksteuerung, die ausgebildet ist, das System zu manövrieren; eine Breitstrahl-UWB-Antenne, die ausgebildet ist: ein erstes Radar-Ping von der Breitstrahl-UWB-Antenne zu emittieren; ein erstes Rücksignal zu empfangen, das ein Objekt identifiziert; ein zweites Radar-Ping von der Breitstrahl-UWB-Antenne zu emittieren; und ein zweites Rücksignal zu empfangen, das das Objekt identifiziert; und ein Prozessorteilsystem, das ausgebildet ist: aus dem ersten Rücksignal eine erste Hemisphäre mit einem ersten Radius zu bestimmen; aus dem zweiten Rücksignal eine zweite Hemisphäre mit einem zweiten Radius zu bestimmen; einen Objektring für das Objekt an einem Schnittpunkt der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre zu identifizieren; einen Radius des Objektrings mit einem Radius eines Kollisionszylinders zu vergleichen, der eine sichere Distanz um das System herum darstellt; und gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, Identifizieren des Objekts als eine Kollisionsgefahr.
  • Bei Beispiel 2 umfasst der Gegenstand von Beispiel 1, dass der erste Radius der ersten Hemisphäre und der zweite Radius der zweiten Hemisphäre sich basierend auf einer Bewegung des Systems oder des Objekts unterscheiden.
  • Bei Beispiel 3 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-2, dass ansprechend auf das Identifizieren der Kollisionsgefahr das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, einen Hinweis an die Avioniksteuerung zu senden, um eine autonome Antwort zum Manövrieren des Systems zu veranlassen, um dem Objekt auszuweichen.
  • Bei Beispiel 4 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-3, dass das System eine Drohne ist.
  • Bei Beispiel 5 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-4, dass die Kollisionsgefahr ohne Bestimmung eine Lage des Objekts identifiziert wird.
  • Bei Beispiel 6 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-5, dass die Breitstrahl-UWB-Antenne gemäß 47 C.F.R. 15, Unterabschnitt F, Standards für Ultrabreitbandbetrieb arbeitet.
  • Bei Beispiel 7 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-6, dass der Kollisionszylinder eine Höhe aufweist, entlang einer Trajektorie einer Flugbahn des Systems, basierend auf der Kollisionsreichweite des Systems, wobei die Höhe basierend auf einer Geschwindigkeit des Systems bestimmt wird, und wobei der Durchmesser des Kollisionszylinders basierend auf der Breite der Drohne bestimmt wird.
  • Bei Beispiel 8 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-7, dass das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings größer als der Radius des Kollisionszylinders ist, einen Hinweis auszugeben, dass das Objekt keine Kollisionsgefahr darstellt.
  • Bei Beispiel 9 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-8, dass das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, einen Hinweis auf die Kollisionsgefahr mit dem Objekt auszugeben.
  • Bei Beispiel 10 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-9, dass die Breitstrahl-UWB-Antenne ferner ausgebildet ist: einen dritten Radar-Ping zu emittieren; ein drittes Rücksignal zu empfangen, das das Objekt identifiziert; und das Prozessorteilsystem ist ferner ausgebildet, aus dem dritten Rücksignal eine dritte Hemisphäre mit einem dritten Radius für das Objekt zu bestimmen; und wobei zum Definieren des Objektrings, das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, den ersten Radius, den zweiten Radius und den dritten Radius zu verwenden.
  • Bei Beispiel 11 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-10, dass der erste Radar-Ping einen Ursprung eines relativen Koordinatensystems definiert, von dem sich der Radius der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre erstreckt.
  • Bei Beispiel 12 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-11, dass, wenn mehr als ein Objekt ansprechend auf das Empfangen des ersten Rücksignals identifiziert wird, das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, ein einzelnes Rücksignal für jedes der mehr als ein Objekt unabhängig zu verarbeiten, um eine Kollisionswahrscheinlichkeit mit jedem der mehr als einem Objekt zu bestimmen.
  • Bei Beispiel 13 umfasst der Gegenstand der Beispiele 112, dass, wenn das Objekt nahe einer Begrenzung des Kollisionszylinders detektiert wird, das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, eine Lage des Objekts unter Verwendung einer nächstgelegenen erkennbaren Reichweite, die von dem ersten Rücksignal und dem zweiten Rücksignal detektiert wird, zu berechnen.
  • Beispiel 14 ist zumindest ein maschinenlesbares Medium mit Anweisungen für den Betrieb eines Rechensystems, die bei Ausführung durch die Maschine die Maschine veranlassen: die Emission eines ersten Radar-Pings von einer Breitstrahl-UWB-Antenne zu veranlassen; ein erstes Rücksignal via die Breitstrahl-UWB-Antenne zu empfangen, das ein Objekt identifiziert; aus dem ersten Rücksignal eine erste Hemisphäre mit einem ersten Radius für das Objekt zu bestimmen; die Emission eines zweiten Radar-Pings von der Breitstrahl-UWB-Antenne zu veranlassen; ein zweites Rücksignal via die Breitstrahl-UWB-Antenne zu empfangen, das das Objekt identifiziert; aus dem zweiten Rücksignal eine zweite Hemisphäre mit einem zweiten Radius für das Objekt zu bestimmen; Definieren eines Objektrings für das Objekt an einem Schnittpunkt der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre; Vergleichen eines Radius des Objektrings mit einem Radius eines Kollisionszylinders, der eine sichere Distanz um das System herum darstellt; und gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, Identifizieren des Objekts als eine Kollisionsgefahr.
  • Bei Beispiel 15 umfasst der Gegenstand der Beispiele 1-14, dass die Anweisungen die Maschine ferner dazu veranlassen: eine Emission eines dritten Radar-Ping von der UWB-Antenne zu veranlassen; ein drittes Rücksignal zu empfangen, das das Objekt identifiziert; und aus dem dritten Rücksignal eine dritte Hemisphäre mit einem dritten Radius für das Objekt zu bestimmen; und wobei zum Definieren des Objektrings, die Anweisungen die Maschine ferner veranlassen, den ersten Radius, den zweiten Radius und den dritten Radius zu verwenden.
  • Bei Beispiel 16 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-15, dass die Anweisungen die Maschine ferner veranlassen, ansprechend auf die Identifizierung der Kollisionsgefahr die Maschine zu steuern, um dem Objekt auszuweichen.
  • Bei Beispiel 17 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-16, dass die Kollisionsgefahr identifiziert wird, ohne dass exakt bestimmt wird, wo sich das Objekt befindet.
  • Bei Beispiel 18 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-17, dass der erste Radar-Ping einen Ursprung eines relativen Koordinatensystems definiert, von dem sich der Radius des Objektrings erstreckt.
  • Bei Beispiel 19 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-18, dass der erste Radius der ersten Hemisphäre und der zweite Radius der zweiten Hemisphäre sich basierend auf einer Bewegung des Systems oder des Objekts unterscheiden.
  • Bei Beispiel 20 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-19, dass die Maschine eine Drohne ist.
  • Bei Beispiel 21 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-20, dass die Breitstrahl-UWB-Antenne gemäß 47 C.F.R. 15, Unterabschnitt F, Standards für Ultrabreitbandbetrieb arbeitet.
  • Bei Beispiel 22 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-21, dass der Kollisionszylinder eine Höhe aufweist, entlang einer Trajektorie einer Flugbahn des Systems, basierend auf der Kollisionsreichweite des Systems, wobei die Höhe basierend auf einer Geschwindigkeit des Systems bestimmt wird, und wobei der Durchmesser des Kollisionszylinders basierend auf der Breite der Drohne bestimmt wird.
  • Bei Beispiel 23 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-22, dass das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings größer als der Radius des Kollisionszylinders ist, einen Hinweis auszugeben, dass das Objekt keine Kollisionsgefahr darstellt.
  • Bei Beispiel 24 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-23, dass das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, einen Hinweis auf die Kollisionsgefahr mit dem Objekt auszugeben.
  • Bei Beispiel 25 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-24, dass, wenn mehr als ein Objekt ansprechend auf das Empfangen des ersten Rücksignals identifiziert wird, das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, ein einzelnes Rücksignal für jedes der mehr als ein Objekt unabhängig zu verarbeiten, um eine Kollisionswahrscheinlichkeit mit jedem der mehr als einem Objekt zu bestimmen.
  • Bei Beispiel 26 umfasst der Gegenstand der Beispiele 14-25, dass, wenn das Objekt nahe einer Begrenzung des Kollisionszylinders detektiert wird, das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, eine Lage des Objekts unter Verwendung einer nächstgelegenen erkennbaren Reichweite, die von dem ersten Rücksignal und dem zweiten Rücksignal detektiert wird, zu berechnen.
  • Beispiel 27 ist ein Verfahren zur Kollisionswarnung unter Verwendung eines Breites-Antennendiagramm-Ultrabreitband- (UWB-) Radars, das Verfahren umfassend: Emittieren eines ersten Radar-Pings von einer Breitstrahl-UWB-Antenne; Empfangen eines ersten Rücksignals, das ein Objekt identifiziert; Bestimmen einer ersten Hemisphäre mit einem ersten Radius für das Objekt aus dem ersten Rücksignal; Emittieren eines zweiten Radar-Pings von der Breitstrahl-UWB-Antenne; Empfangen eines zweiten Rücksignals, das das Objekt identifiziert; Bestimmen einer zweiten Hemisphäre mit einem zweiten Radius für das Objekt aus dem zweiten Rücksignal; Definieren eines Objektrings für das Objekt an einem Schnittpunkt der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre; Vergleichen eines Radius des Objektrings mit einem Radius eines Kollisionszylinders, der eine sichere Distanz um das System herum darstellt; und Identifizieren gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, des Objekts als eine Kollisionsgefahr.
  • Bei Beispiel 28 umfasst der Gegenstand von Beispiel 27, ein unabhängiges Verarbeiten, wenn mehr als ein Objekt ansprechend auf das Empfangen des ersten Rücksignals identifiziert wird, eines einzelnen Rücksignals für jedes der mehr als ein Objekt, um eine Kollisionswahrscheinlichkeit mit jedem der mehr als einem Objekt zu bestimmen.
  • Bei Beispiel 29 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-28, ein Berechnen, wenn das Objekt nahe einer Begrenzung des Kollisionszylinders detektiert wird, einer Lage des Objekts unter Verwendung einer nächstgelegenen erkennbaren Reichweite, die von dem ersten Rücksignal und dem zweiten Rücksignal detektiert wird.
  • Bei Beispiel 30 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-29, ein Ausgeben, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, eines Hinweises auf die Kollisionsgefahr mit dem Objekt.
  • Bei Beispiel 31 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-30 ein Emittieren eines dritten Radar-Pings; Empfangen eines dritten Rücksignals, das das Objekt identifiziert; Bestimmen einer dritten Hemisphäre mit einem dritten Radius für das Objekt aus dem dritten Rücksignal; und wobei das Definieren des Objektrings ein Verwenden des ersten Radius, des zweiten Radius und des dritten Radius umfasst.
  • Bei Beispiel 32 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-31, dass der Kollisionszylinder eine Höhe aufweist, entlang einer Trajektorie einer Flugbahn des Systems, basierend auf der Kollisionsreichweite des Systems, wobei die Höhe basierend auf einer Geschwindigkeit des Systems bestimmt wird, und wobei der Durchmesser des Kollisionszylinders basierend auf der Breite der Drohne bestimmt wird.
  • Bei Beispiel 33 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-32, dass der erste Radius der ersten Hemisphäre und der zweite Radius der zweiten Hemisphäre sich basierend auf einer Bewegung des Systems oder des Objekts unterscheiden.
  • Bei Beispiel 34 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-33, ansprechend auf das Identifizieren der Kollisionsgefahr, ein Senden eines Hinweises an die Avioniksteuerung, um eine autonome Antwort zum Manövrieren des Systems zu veranlassen, um dem Objekt auszuweichen.
  • Bei Beispiel 35 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-34, dass die Kollisionsgefahr ohne Bestimmung eine Lage des Objekts identifiziert wird.
  • Bei Beispiel 36 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-35, dass die Breitstrahl-UWB-Antenne gemäß 47 C.F.R. 15, Unterabschnitt F, Standards für Ultrabreitbandbetrieb arbeitet.
  • Bei Beispiel 37 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-36, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings größere ist als der Radius des Kollisionszylinders, ein Ausgeben eines Hinweises, dass das Objekt keine Kollisionsgefahr darstellt.
  • Bei Beispiel 38 umfasst der Gegenstand der Beispiele 27-37, dass der erste Radar-Ping einen Ursprung eines relativen Koordinatensystems definiert, von dem sich der Radius der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre erstreckt.
  • Beispiel 39 ist zumindest ein maschinenlesbares Medium umfassend Anweisungen zum Betrieb eines Rechensystems, die bei Ausführung durch eine Maschine verursachen, dass die Maschine Operationen von einem der Verfahren gemäß Beispiele 27-38 ausführt.
  • Beispiel 40 ist eine Vorrichtung umfassend Mittel zum Ausführen einer der Operationen gemäß Beispielen 27-38.
  • Beispiel 41 ist eine Vorrichtung zur Kollisionswarnung unter Verwendung eines Breites-Antennendiagramm-Ultrabreitband- (UWB-) Radars, die Vorrichtung umfassend: Mittel zum Emittieren eines ersten Radar-Pings von einer Breitstrahl-UWB-Antenne; Mittel zum Empfangen eines ersten Rücksignals, das ein Objekt identifiziert; Mittel zum Bestimmen einer ersten Hemisphäre mit einem ersten Radius für das Objekt aus dem ersten Rücksignal; Mittel zum Emittieren eines zweiten Radar-Pings von der Breitstrahl-UWB-Antenne; Mittel zum Empfangen eines zweiten Rücksignals, das das Objekt identifiziert; Mittel zum Bestimmen einer zweiten Hemisphäre mit einem zweiten Radius für das Objekt aus dem zweiten Rücksignal; Mittel zum Definieren eines Objektrings für das Objekt an einem Schnittpunkt der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre; Mittel zum Vergleichen eines Radius des Objektrings mit einem Radius eines Kollisionszylinders, der eine sichere Distanz um das System herum darstellt; und Mittel zum Identifizieren gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, des Objekts als eine Kollisionsgefahr.
  • Bei Beispiel 42 umfasst der Gegenstand von Beispiel 41 Mittel zum unabhängigen Verarbeiten, wenn mehr als ein Objekt ansprechend auf das Empfangen des ersten Rücksignals identifiziert wird, eines einzelnen Rücksignals für jedes der mehr als ein Objekt, um eine Kollisionswahrscheinlichkeit mit jedem der mehr als einem Objekt zu bestimmen.
  • Bei Beispiel 43 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-42 Mittel zum Berechnen, wenn das Objekt nahe einer Begrenzung des Kollisionszylinders detektiert wird, einer Lage des Objekts unter Verwendung einer nächstgelegenen erkennbaren Reichweite, die von dem ersten Rücksignal und dem zweiten Rücksignal detektiert wird.
  • Bei Beispiel 44 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-43 Mittel zum Ausgeben, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, eines Hinweises auf die Kollisionsgefahr mit dem Objekt.
  • Bei Beispiel 45 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-44 Mittel zum Emittieren eines dritten Radar-Pings; Mittel zum Empfangen eines dritten Rücksignals, das das Objekt identifiziert; Mittel zum Bestimmen einer dritten Hemisphäre mit einem dritten Radius für das Objekt aus dem dritten Rücksignal; und wobei das Definieren des Objektrings ein Verwenden des ersten Radius, des zweiten Radius und des dritten Radius umfasst.
  • Bei Beispiel 46 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-45, dass der Kollisionszylinder eine Höhe aufweist, entlang einer Trajektorie einer Flugbahn des Systems, basierend auf der Kollisionsreichweite des Systems, wobei die Höhe basierend auf einer Geschwindigkeit des Systems bestimmt wird, und wobei der Durchmesser des Kollisionszylinders basierend auf der Breite der Drohne bestimmt wird.
  • Bei Beispiel 47 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-46, dass der erste Radius der ersten Hemisphäre und der zweite Radius der zweiten Hemisphäre sich basierend auf einer Bewegung des Systems oder des Objekts unterscheiden.
  • Bei Beispiel 48 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-47, ansprechend auf das Identifizieren der Kollisionsgefahr, Mittel zum Senden eines Hinweises an die Avioniksteuerung, um eine autonome Antwort zum Manövrieren des Systems zu veranlassen, um dem Objekt auszuweichen.
  • Bei Beispiel 49 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-48, dass die Kollisionsgefahr ohne Bestimmung eine Lage des Objekts identifiziert wird.
  • Bei Beispiel 50 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-49, dass die Breitstrahl-UWB-Antenne gemäß 47 C.F.R. 15, Unterabschnitt F, Standards für Ultrabreitbandbetrieb arbeitet.
  • Bei Beispiel 51 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-50, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings größere ist als der Radius des Kollisionszylinders, Mittel zum Ausgeben eines Hinweises, dass das Objekt keine Kollisionsgefahr darstellt.
  • Bei Beispiel 52 umfasst der Gegenstand der Beispiele 41-51, dass der erste Radar-Ping einen Ursprung eines relativen Koordinatensystems definiert, von dem sich der Radius der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre erstreckt.
  • Beispiel 53 ist zumindest ein maschinenlesbares Medium, umfassend Anweisungen, dien bei Ausführung durch die Verarbeitungsschaltungsanordnung verursachen, dass die Verarbeitungsschaltungsanordnung Operationen ausführt, um irgendeines der Beispiele 1-52 zu implementieren.
  • Beispiel 54 ist eine Vorrichtung umfassend Mittel, um irgendeines der Beispiele 1-52 zu implementieren.
  • Beispiel 55 ist ein System, um irgendeines der Beispiele 1-52 zu implementieren.
  • Beispiel 56 ist ein Verfahren, um irgendeines der Beispiele 1-52 zu implementieren.
  • Verfahrensbeispiele, die hierin beschrieben werden, können zumindest teilweise maschinen- oder computerimplementiert sein. Einige Beispiele können ein computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium umfassen, das mit Anweisungen codiert ist, die wirksam sind, um eine elektronische Vorrichtung dazu auszubilden, Verfahren auszuführen, die in den vorangegangenen Beispielen beschrieben wurden. Eine Implementierung solcher Verfahren kann einen Code, wie etwa einen Mikrocode, einen Assemblersprachencode, einen Hochsprachencode oder Ähnliches, umfassen. Ein derartiger Code kann computerlesbare Anweisungen zum Ausführen verschiedener Verfahren umfassen. Der Code kann Anteile von Computerprogrammprodukten bilden. Des Weiteren kann der Code bei einem Beispiel greifbar auf einem oder mehreren flüchtigen, nicht vorübergehenden oder nichtflüchtigen greifbaren computerlesbaren Medien gespeichert sein, wie etwa während einer Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele dieser greifbaren computerlesbaren Medien können Festplatten, entfernbare magnetische Platten, entfernbare optische Platten (z. B. Kompaktplatten und digitale Videoplatten), magnetische Kassetten, Speicherkarten oder -sticks, Direktzugriffsspeicher (RAMs), Nurlesespeicher (ROMs) und Ähnliches umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.

Claims (25)

  1. Ein System zur Kollisionswarnung unter Verwendung eines Breites-Antennendiagramm-Ultrabreitband- (UWB-) Radars, das System umfassend: eine Avioniksteuerung, die ausgebildet ist, das System zu manövrieren; eine Breitstrahl-UWB-Antenne, die ausgebildet ist: einen ersten Radar-Ping von der Breitstrahl-UWB-Antenne zu emittieren; ein erstes Rücksignal zu empfangen, das ein Objekt identifiziert; einen zweiten Radar-Ping von der Breitstrahl-UWB-Antenne zu emittieren; und ein zweites Rücksignal zu empfangen, das das Objekt identifiziert; und ein Prozessorteilsystem, das ausgebildet ist: aus dem ersten Rücksignal eine erste Hemisphäre mit einem ersten Radius zu bestimmen; aus dem zweiten Rücksignal eine zweite Hemisphäre mit einem zweiten Radius zu bestimmen; einen Objektring für das Objekt an einem Schnittpunkt der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre zu identifizieren; einen Radius des Objektrings mit einem Radius eines Kollisionszylinders zu vergleichen, der eine sichere Distanz um das System herum darstellt; und gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, Identifizieren des Objekts als eine Kollisionsgefahr.
  2. Das System gemäß Anspruch 1, wobei der erste Radius der ersten Hemisphäre und der zweite Radius der zweiten Hemisphäre sich basierend auf einer Bewegung des Systems oder des Objekts unterscheiden.
  3. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ansprechend auf das Identifizieren der Kollisionsgefahr das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, einen Hinweis an die Avioniksteuerung zu senden, um eine autonome Antwort zum Manövrieren des Systems zu veranlassen, um dem Objekt auszuweichen.
  4. Das System gemäß Anspruch 1, wobei das System eine Drohne ist.
  5. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kollisionsgefahr ohne Bestimmung einer Lage des Objekts identifiziert wird.
  6. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Breitstrahl-UWB-Antenne gemäß 47 C.F.R. 15, Unterabschnitt F, Standards für Ultrabreitbandbetrieb arbeitet.
  7. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kollisionszylinder eine Höhe aufweist, entlang einer Trajektorie einer Flugbahn des Systems, basierend auf einer Kollisionsreichweite des Systems, wobei die Höhe basierend auf einer Geschwindigkeit des Systems bestimmt wird, und wobei der Durchmesser des Kollisionszylinders basierend auf der Breite der Drohne bestimmt wird.
  8. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings größer als der Radius des Kollisionszylinders ist, einen Hinweis auszugeben, dass das Objekt keine Kollisionsgefahr darstellt.
  9. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, einen Hinweis auf die Kollisionsgefahr mit dem Objekt auszugeben.
  10. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Breitstrahl-UWB-Antenne ferner ausgebildet ist: einen dritten Radar-Ping zu emittieren; ein drittes Rücksignal zu empfangen, das das Objekt identifiziert; und das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, aus dem dritten Rücksignal eine dritte Hemisphäre mit einem dritten Radius für das Objekt zu bestimmen; und wobei zum Definieren des Objektrings, das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, den ersten Radius, den zweiten Radius und den dritten Radius zu verwenden.
  11. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Radar-Ping einen Ursprung eines relativen Koordinatensystems definiert, von dem sich der Radius der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre erstreckt.
  12. Das System gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei, wenn mehr als ein Objekt ansprechend auf das Empfangen des ersten Rücksignals identifiziert wird, das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, ein einzelnes Rücksignal für jedes der mehr als ein Objekt unabhängig zu verarbeiten, um eine Kollisionswahrscheinlichkeit mit jedem der mehr als einem Objekt zu bestimmen.
  13. Das System gemäß einem der Ansprüche 1-12, wobei, wenn das Objekt nahe einer Begrenzung des Kollisionszylinders detektiert wird, das Prozessorteilsystem ferner ausgebildet ist, eine Lage des Objekts unter Verwendung einer nächstgelegenen erkennbaren Reichweite, die von dem ersten Rücksignal und dem zweiten Rücksignal detektiert wird, zu berechnen.
  14. Ein Verfahren zur Kollisionswarnung unter Verwendung eines Breites-Antennendiagramm-Ultrabreitband- (UWB-) Radars, das Verfahren umfassend: Emittieren eines ersten Radar-Pings von einer Breitstrahl-UWB-Antenne; Empfangen eines ersten Rücksignals, das ein Objekt identifiziert; Bestimmen einer ersten Hemisphäre mit einem ersten Radius für das Objekt aus dem ersten Rücksignal; Emittieren eines zweiten Radar-Pings von der Breitstrahl-UWB-Antenne; Empfangen eines zweiten Rücksignals, das das Objekt identifiziert; Bestimmen einer zweiten Hemisphäre mit einem zweiten Radius für das Objekt aus dem zweiten Rücksignal; Definieren eines Objektrings für das Objekt an einem Schnittpunkt der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre; Vergleichen eines Radius des Objektrings mit einem Radius eines Kollisionszylinders, der eine sichere Distanz um das System herum darstellt; und Identifizieren gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, des Objekts als eine Kollisionsgefahr.
  15. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, ferner umfassend ein unabhängiges Verarbeiten, wenn mehr als ein Objekt ansprechend auf das Empfangen des ersten Rücksignals identifiziert wird, eines einzelnen Rücksignals für jedes der mehr als ein Objekt, um eine Kollisionswahrscheinlichkeit mit jedem der mehr als einem Objekt zu bestimmen.
  16. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14-15, ferner umfassend ein Berechnen, wenn das Objekt nahe einer Begrenzung des Kollisionszylinders detektiert wird, einer Lage des Objekts unter Verwendung einer nächstgelegenen erkennbaren Reichweite, die von dem ersten Rücksignal und dem zweiten Rücksignal detektiert wird.
  17. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14-16, ferner umfassend ein Ausgeben, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings kleiner als der Radius des Kollisionszylinders ist, eines Hinweises auf die Kollisionsgefahr mit dem Objekt.
  18. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14-17, ferner umfassend: Emittieren eines dritten Radar-Pings; Empfangen eines dritten Rücksignals, das das Objekt identifiziert; Bestimmen einer dritten Hemisphäre mit einem dritten Radius für das Objekt aus dem dritten Rücksignal; und wobei das Definieren des Objektrings ein Verwenden des ersten Radius, des zweiten Radius und des dritten Radius umfasst.
  19. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14-18, ferner umfassend, wenn das Objekt nahe einer Begrenzung des Kollisionszylinders detektiert wird, ein Berechnen einer Lage des Objekts unter Verwendung einer nächstgelegenen erkennbaren Reichweite, die von dem ersten Rücksignal und dem zweiten Rücksignal detektiert wird.
  20. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14-19, wobei der erste Radar-Ping einen Ursprung eines relativen Koordinatensystems definiert, von dem sich der Radius der ersten Hemisphäre und der zweiten Hemisphäre erstreckt.
  21. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14-20, ferner umfassend, gemäß einer Bestimmung, dass der Radius des Objektrings größer als der Radius des Kollisionszylinders ist, ein Ausgeben eines Hinweises, dass das Objekt keine Kollisionsgefahr darstellt.
  22. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14-21, wobei die Breitstrahl-UWB-Antenne gemäß 47 C.F.R. 15, Unterabschnitt F, Standards für Ultrabreitbandbetrieb arbeitet.
  23. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14-22, wobei die Kollisionsgefahr ohne Bestimmung einer Lage des Objekts identifiziert wird.
  24. Zumindest ein maschinenlesbares Medium umfassend Anweisungen zum Betrieb eines Rechensystems, die bei Ausführung durch eine Maschine verursachen, dass die Maschine Operationen von einem der Verfahren gemäß Ansprüchen 14-23 ausführt.
  25. Eine Vorrichtung umfassend Mittel zum Ausführen von einem der Verfahren gemäß Ansprüchen 14-23.
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