DE102022115285A1 - Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge sowie Verfahren zur Steuerung von autonomen oder teilautonomen unbemannten Luftfahrzeugen - Google Patents

Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge sowie Verfahren zur Steuerung von autonomen oder teilautonomen unbemannten Luftfahrzeugen Download PDF

Info

Publication number
DE102022115285A1
DE102022115285A1 DE102022115285.5A DE102022115285A DE102022115285A1 DE 102022115285 A1 DE102022115285 A1 DE 102022115285A1 DE 102022115285 A DE102022115285 A DE 102022115285A DE 102022115285 A1 DE102022115285 A1 DE 102022115285A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
station
unmanned aircraft
data
network
stations
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022115285.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Eugenio Scionti
Philipp Bugs
Florian Fecher
Mario Pieper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EOn Digital Technology GmbH
Original Assignee
EOn Digital Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EOn Digital Technology GmbH filed Critical EOn Digital Technology GmbH
Priority to DE102022115285.5A priority Critical patent/DE102022115285A1/de
Priority to PCT/EP2023/056638 priority patent/WO2023247078A1/de
Publication of DE102022115285A1 publication Critical patent/DE102022115285A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U70/00Launching, take-off or landing arrangements
    • B64U70/90Launching from or landing on platforms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00Propulsion; Power supply
    • B64U50/30Supply or distribution of electrical power
    • B64U50/37Charging when not in flight

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge, umfassend eine Vielzahl von räumlich voneinander entfernt angeordneten Stationen (1) zur Aufnahme und/oder elektrischen Versorgung wenigstens eines unbemannten Luftfahrzeuges, die jeweils wenigstens eine Landeplattform (9) umfassen und von denen wenigstens eine Station (1) eine elektrische Ladeinfrastruktur für wenigstens ein unbemanntes Luftfahrzeug aufweist, wobei die Stationen (1) Mittel zur Kommunikation untereinander und mit wenigstens einem unbemannten Luftfahrzeug umfassen und die Stationen (1) in einem zentralen oder dezentralen Datennetzwerk miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung einer Vielzahl von autonomen oder teilautonom0ne unbemannten Luftfahrzeugen unter Verwendung eines solchen Stationsnetzwerks.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge.
  • Autonome oder teilautonome Luftfahrzeuge im Sinne der Erfindung werden auch als Drohnen bezeichnet, die im Allgemeinen nicht nur für militärische Zwecke, sondern auch im privaten oder im kommerziellen Sektor Anwendung finden. Solche Luftfahrzeuge werden auch als „UAVs“ (Unmanned Arial Vehicles) bezeichnet. Diese werden zunehmend zur Überwachung, Beobachtung und Instandhaltung von kritischer Infrastruktur wie beispielsweise Stromnetzen, Energieversorgungsanlagen, Telekommunikationsnetzwerken, öffentlichen Gebäuden, Verkehrsinfrastruktur und dergleichen verwendet. Drohnen können mittlerweile eine Vielzahl der ihnen übertragenen Aufgaben weitestgehend autonom erfüllen, unter Verwendung von auf Methoden der künstlichen Intelligenz basierenden Steuerungsalgorithmen.
  • Insbesondere zur Überwachung und Wartung großräumig angelegter Infrastruktur, wie beispielsweise von ausgedehnten Freileitungsnetzen bzw. Überlandleitungen und Kraftwerksanlagen, sind in der Regel wegen der räumlichen Ausdehnung des Überwachungsbereichs eine Vielzahl von Drohnen erforderlich.
  • Grundsätzlich ist die Flug- und Übertragungsreichweite von Drohnen begrenzt. Daher ist es erforderlich, sogenannte Drohnenhangars bereitzustellen, die sowohl eine Landeplattform als auch Ladeinfrastruktur bereitstellen. Ein Drohnenhangar ist beispielsweise aus der US 2021/0269174 A1 bekannt. Dieser Drohnenhangar umfasst eine Landeplattform mit Ladefeldern zum Aufladen einer Drohne sowie ein domförmiges Verdeck, welches eine Einhausung als Wetterschutz für eine Drohne bereitstellt. Der aus dieser Druckschrift bekannte Drohnenhangar umfasst ein Steuermodul, das so ausgebildet ist, dass alle Funktionen des Drohnenhangars einschließlich der Betätigung des Verdecks an eine zentrale Überwachungseinheit in einem Überwachungszentrum übertragen werden. Der Drohnenhangar ist in der Nähe einer Überwachungsstation aufgestellt.
  • Die begrenzte Flugreichweite und Batteriekapazität von Drohnen ist eine allgemein bekannte Problematik, der beispielsweise gemäß der Veröffentlichung US 2019/0002127 A1 durch die Bereitstellung von autonomen Dockingstationen Rechnung getragen wird, die sowohl ein Landen als auch Abheben der Drohnen als auch das Parken, Wiederaufladen und/oder einen Batterietausch ermöglichen. Hierzu wird gemäß der US 2019/0002127 A1 eine Station vorgeschlagen, die verschiedene Docking Zellen aufweist, in denen Drohnen landen können, aus denen Drohnen abheben können und in welchem eine Wiederaufladung der Batterien erfolgt. Die Station für eine Vielzahl von Drohnen umfasst Mittel zur autonomen Steuerung, dem Betrieb und der Verwaltung der einzelnen Docking Zellen.
  • Weiterer Stand der Technik ist aus den Veröffentlichungen US 10,665,115 B2 , CA 3 001 606 A1 , EP 3 885 872 A1 und EP 3 327 531 B1 bekannt.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannte Lade- und Aufnahme Infrastruktur für Drohnen ist dafür ausgelegt, den Lagerplatz und die Ladeinfrastruktur für eine Vielzahl von Drohnen autonom zu verwalten. Grundsätzlich ist es aber wünschenswert, eine Vielzahl von Drohnen in einem großflächigen Überwachungsgebiet zu koordinieren und dafür eine entsprechende Infrastruktur bereitzustellen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Stationsnetzwerk mehrerer miteinander kommunizierender Drohnenhangars, nachstehend Stationen genannt, bereitzustellen.
  • Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Vielzahl von Drohnen bzw. unbemannten Luftfahrzeugen im Bereich eines Stationsnetzwerks bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge bereitgestellt, das eine Vielzahl von räumlich voneinander entfernt angeordneten Stationen zur Aufnahme und/oder elektrischen Versorgung wenigstens eines unbemannten Luftfahrzeuges umfasst, die jeweils wenigstens eine Landeplattform umfassen und von denen wenigstens eine Station eine elektrische Ladeinfrastruktur für wenigstens ein unbemanntes Luftfahrzeug aufweist, wobei die Stationen Mittel zur Kommunikation untereinander und mit wenigstens einem unbemannten Luftfahrzeug umfassen und die Stationen in einem zentralen oder dezentralen Datennetzwerk miteinander verbunden sind.
  • Die Begriffe „unbemanntes Luftfahrzeug“ einerseits und „Drohne“ andererseits werden in der vorliegenden Anmeldung gleichbedeutend und gleichwertig verwendet.
  • Unter einer Ladeinfrastruktur im Sinne der Erfindung sind Mittel zur Aufladung und/oder zum Austausch erschöpfter Akkus von unbemannten Luftfahrzeugen zu verstehen. Diese Mittel umfassen die Bereitstellung wenigstens einer Spannungsquelle und Mittel zur Kontaktierung von Ladekontakten des Luftfahrzeuges und/oder dessen Akkus einschließlich Mitteln zum induktiven Laden.
  • Die Erfindung kann dahingehend zusammengefasst werden, dass erfindungsgemäß ein Netzwerk mehrerer Stationen in Form von Drohnenhangars bereitgestellt wird, die räumlich voneinander entfernt angeordnet sind und ein weiträumiges bzw. großräumiges Stationsnetzwerk bilden, wobei die Stationen jeweils zur Aufnahme und/oder elektrischen Versorgung wenigstens eines unbemannten Luftfahrzeuges bzw. wenigstens einer Drohne ausgebildet sind, die Stationen jeweils wenigstens eine Landeplattform umfassen und wenigstens eine Station des Stationsnetzwerks, vorzugsweise alle Stationen des Stationsnetzwerks, eine elektrische Ladeinfrastruktur für wenigstens ein unbemanntes Luftfahrzeug aufweisen, wobei die Stationen Mittel zur Kommunikation untereinander und mit wenigstens einem unbemannten Luftfahrzeug umfassen und die Stationen in einem zentralen oder dezentralen Datennetzwerk miteinander verbunden sind, und zwar derart, dass sowohl die in dem Netzwerk verbundenen Stationen als auch die im räumlichen Erfassungsbereich des Stationsnetzwerks zu dem Stationsnetzwerk zugehörigen Drohnen Teile des Datennetzwerks bilden.
  • Das hat insbesondere den Vorzug, dass eine Drohne bzw. ein unbemanntes Luftfahrzeug innerhalb des Stationsnetzwerks an jeder freien und verfügbaren Station aufgeladen werden kann und somit der Überwachungsbereich einer Drohne räumlich signifikant erstreckt wird. Ein weiterer Vorzug eines solchen Stationsnetzwerks ist es, dass die von einer Drohne, beispielsweise während eines Überwachungsflugs, erfassten Daten über jede der Stationen in das Netzwerk eingespeist werden können. Damit ist es möglich, einer Vielzahl von Drohnen gemeinschaftlich komplexe Überwachungs- und Wartungsaufgaben zuzuweisen, wobei innerhalb des Stationsnetzwerks verschiedenen Drohnen verschiedene Teilaufgaben zugewiesen werden können.
  • Der Begriff Stationsnetzwerk im Sinne der vorliegenden Erfindung bezieht sich nicht nur auf die Vernetzung der einzelnen Stationen untereinander, sondern vorzugsweise auf ein komplexes System umfassend mehrere Stationen und mehrere Drohnen.
  • Zweckmäßigerweise können die Stationen jeweils wenigstens eine Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung umfassen, die mit allen Stationen in dem Datennetzwerk verbunden ist. Die einzelnen Stationen innerhalb des Stationsnetzwerks können steuerungs- und regelungstechnisch alle in einer Hierarchieebene angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine zentrale übergeordnete Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen sein, die die Koordination aller Stationen und vorzugsweise auch die Koordination der in dem Stationsnetzwerk betriebenen unbenannten Luftfahrzeuge bzw. Drohnen übernimmt.
  • Das Stationsnetzwerk ist vorzugsweise dazu ausgelegt, einen sogenannten Eingriffsfall für eine Drohne bzw. für ein unbemanntes Luftfahrzeug zu erkennen und in diesem Eingriffsfall in die Drohnensteuerung und/oder Navigation entsprechend einzugreifen. Ein solcher Eingriffsfall kann beispielsweise bei einem niedrigen Ladestand der Batterien/Akkus der Drohne gegeben sein. In diesem Falle würde eine in der Nähe befindliche Station die Drohne zur Landung veranlassen und gegebenenfalls eine Ersatzdrohne stellen. Ein Eingriffsfall kann aber auch aufgrund äußerer Umstände, wie beispielsweise einer absehbaren Wetterverschlechterung, eine Beschädigung einer Freileitung, eine unzulässige Belastung von Leitungen mit Schnee- und/oder Eispackungen, umgestürzte Bäume oder andere Vorkommnisse/Ereignisse in der Nähe von Freileitungen oder anderer kritischer Infrastruktur oder dergleichen eintreten.
  • Das Datennetzwerk kann als WAN (Wide Area Network) oder als LAN (Local Area Network) ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Datennetzwerk als lokales Netzwerk (LAN) ausgebildet, über das alle Stationen und die unbemannten Luftfahrzeuge miteinander kommunizieren. Um vorzugsweise eine verschlüsselte Kommunikation bereitzustellen, können die Stationen des Datennetzwerks untereinander und mit den Drohnen über entsprechend ausgebildete Datenschnittstellen miteinander kommunizieren. Die Kommunikation der Stationen untereinander und/oder mit den Drohnen innerhalb des Datennetzwerk kann über eine Blockchain Technologie erfolgen.
  • Eine oder mehrere Stationen innerhalb des Stationsnetzwerks können als Relaisstationen zur Datenweitergabe ausgebildet sein.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Stationen mit den Drohnen vorzugsweise drahtlos Daten austauschen können, um die Software und/oder die Firmware einzelner Drohnen zu aktualisieren.
  • Bei einer vorteilhaften Variante des Stationsnetzwerks gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Station Mittel zur Positionsdatenerfassung wenigstens eines dem Stationsnetzwerk zugeordneten unbemannten Luftfahrzeugs umfasst. Die Luftfahrzeuge bzw. Drohnen können beispielsweise jeweils mit einem Transponder ausgestattet sein, dessen vorzugsweise verschlüsselte Transpondersignale von den einzelnen Stationen empfangen werden können. Einzelne Luftfahrzeuge können mit einer individuellen Kennung jeweils einer sogenannten Heimatstation zugeordnet sein, sodass eine räumliche Verteilung und/oder Zuordnung der einzelnen Drohnen in wenigstens einer Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung nachvollzogen und koordiniert werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Variante des Stationsnetzwerks gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stationen jeweils Mittel zur Erfassung und/oder Fernübertragung von Stationsdaten an wenigstens ein im Flug befindliches unbemanntes Luftfahrzeug aufweisen. Mögliche Stationsdaten sind beispielsweise Daten betreffend einen verfügbaren Hangarplatz, Daten betreffend die Verfügbarkeit einer Landeplattform, Daten betreffend die Ladekapazität und Verfügbarkeit der Ladeinfrastruktur, meteorologische Daten am Ort der Station, wie beispielsweise Luftdruck, Temperatur, Windgeschwindigkeit und Windrichtung sowie allgemeine Zustandsdaten wenigstens einer Station. Solche allgemeinen Zustandsdaten können beispielsweise Daten betreffend den momentanen Betriebszustand einer Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung oder Daten betreffend die Spannungsversorgung der Stationen sein.
  • Zweckmäßigerweise umfasst wenigstens eine Station eine Vielzahl von Landeplätzen und/oder Hangarplätzen für Drohnen.
  • Wenigstens eine Station kann wenigstens eine verschließbare Einhausung umfassen, die eine Vielzahl von Hangarplätzen und/oder Landeplätzen wahlweise bereitstellt.
  • Wenigstens eine Station kann beispielsweise eine drehbare Plattform aufweisen, die unterhalb einer domförmigen Kuppel angeordnet ist und mit der Kuppel eine Vielzahl von Hangarplätzen bildet. Alternativ kann eine drehbare Kuppel über einer stationären Plattform vorgesehen sein. Jeder der Hangarplätze kann beispielsweise als Landeplatz ausgebildet sein. Die Kuppel kann beispielsweise wenigstens ein verschließbares Dachsegment aufweisen, das eine Landeöffnung freigibt.
  • Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von einem Landeplatz die Rede ist, so ist darunter selbstverständlich auch ein Feld zu verstehen, von dem ein unbemanntes Luftfahrzeug bzw. eine Drohne abheben kann.
  • Jedes Landefeld kann mit entsprechenden Detektoren, beispielsweise mit einer Wägeeinrichtung versehen sein, um Daten bezüglich der Verfügbarkeit des entsprechenden Landeplatzes bereitzustellen. Jeder Landeplatz kann mit Mitteln zur mechanischen Kontaktierung von Ladekontakten der Drohne bzw. des Luftfahrzeuges ausgestattet sein, alternativ kann jedes Landefeld auch mit Mitteln zur induktiven Aufladung eines Akkus eines Luftfahrzeuges ausgestattet sein.
  • Zweckmäßigerweise umfasst wenigstens eine Station Mittel zur Fernsteuerung wenigstens eines im Flug befindlichen Luftfahrzeuges.
  • Mindestens eine Station kann mit wenigstens einem Sender zur Ausstrahlung gerichteter oder ungerichteter Ortungssignale (NDB, VOR, GPS-Differenzialsignal) für im Flug befindliche Luftfahrzeuge versehen sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Stationsnetzwerks gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Station als GNSS (Global Navigation Satellite System) Basisstation ausgebildet ist, die ein Referenzsignal für einen differenzialfähigen GNSS Empfänger (GPS-Empfänger) eines unbemannten Luftfahrzeuges ausstrahlt. Die Genauigkeit der hierdurch bewirkten Satellitennavigation wird signifikant erhöht, weil die Station als feste Station feste Ortskoordinaten hat und diese Ortskoordinaten an den GNSS Differenzialempfänger des Luftfahrzeuges überträgt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Stationsnetzwerks gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Station wenigstens einen mit dem Datennetzwerk kommunizierenden Sensor umfasst, der ausgewählt ist aus einer Gruppe von Sensoren umfassend Sensoren zur Erfassung von Luftdruck, Temperatur, Rauch und/oder Feuer, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, der aktuellen Stromaufnahme wenigstens einer Ladeeinrichtung, optische und/oder taktile Sensoren und/oder Wägesensoren (z.B. Dehnmessstreifen) zur Überwachung der Belegung der Station und/oder eines Landeplatzes.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung einer Vielzahl von autonomen oder teilautonomen unbemannten Luftfahrzeugen unter Verwendung eines Stationsnetzwerks mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale.
  • Bei einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Betriebszustand und/oder die Aktivität wenigstens eines unbemannten Luftfahrzeuges wenigstens während einer Flugphase von wenigstens einer Überwachungseinrichtung des Datennetzwerks überwacht wird und bei einem von der Überwachungseinrichtung erkannten Eingriffsfall und/oder auf Steuerungsanforderung des unbemannten Luftfahrzeugs wenigstens ein Steuerungseingriff zur Steuerung des wenigstens einen unbemannten Luftfahrzeugs auslöst. Dabei kann ein Eingriffsfall auch vorliegen, wenn das unbemannte Luftfahrzeug bzw. die Drohne während eines Überwachungsflugs eine Unregelmäßigkeit erfasst, die Umstände außerhalb des Stationsnetzwerks betrifft. Dieser Fall kann beispielsweise auch bei einem erkannten Störfall beispielsweise an einer Freileitung oder in einem Sicherheitsbereich eines überwachten Kraftwerks sein. Dies kann beispielsweise den Einsatz weiterer Drohnen mit Überwachungs- und/oder Reparaturaufträgen erfordern.
  • Wenn beispielsweise ein Eingriffsfall für ein unbemanntes Luftfahrzeug erkannt wird oder dieses eine Eingriffsanforderung sendet, kann vorgesehen sein, dass die räumlich nächst verfügbare Station die Steuerung des betreffenden Luftfahrzeuges übernimmt und gegebenenfalls dessen Landung veranlasst, beispielsweise zum Aufladen der Akkus des betreffenden Luftfahrzeuges.
  • Weiterhin kann bei einem von der Überwachungseinrichtung erkannten Eingriffsfall für wenigstens ein erstes unbemanntes Luftfahrzeug vorgesehen sein, dass die zentrale übergeordnete Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung eine Aufgabensubstitution für das erste unbemannte Luftfahrzeug durch mindestens ein zweites unbemanntes Luftfahrzeug veranlasst.
  • Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische und piktogrammartige Darstellung eines Stationsnetzwerks gemäß der Erfindung im Bereich von kritischer ziviler Infrastruktur,
    • 2 eine perspektivische schematische Darstellung eines Drohenhangars gemäß der Erfindung,
    • 3 eine schematische Seitenansicht des in 2 gezeigten Drohnenhangars,
    • 4 ein Flussdiagramm, welches eine Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht und
    • 5 ein Flussdiagramm, welches eine andere Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht.
  • Das in 1 dargestellte Stationsnetzwerk umfasst eine Vielzahl von Stationen 1, die jeweils als Drohnenhangar ausgebildet sind (siehe 2 und 3). Die Stationen 1 sind jeweils in räumlicher Nähe zu bestimmten Einrichtungen der in 1 dargestellten Infrastruktur angeordnet, beispielsweise im Bereich von Windkraftanlagen 3, im Bereich eines Hochspannung-Umspannwerks 4, in der Nähe von Freileitungsmasten 5 oder im Bereich von Energieerzeugungsanlagen 6, Industrieanlagen 7 oder im Bereich von Transport-Infrastruktur 8.
  • Den einzelnen Stationen 1 sind eine Vielzahl von Drohnen 2 zugeordnet, die verschiedene Überwachungsaufgaben, Transportaufgaben und/oder Reparaturaufgaben wahrnehmen können. Erfindungsgemäß sind die einzelnen Stationen 1 in einem zentralen oder dezentralen Datennetzwerk miteinander verbunden und kommunizieren in dem Datennetzwerk miteinander. Das Datennetzwerk kann so ausgebildet sein, dass es beispielsweise von einem Energieversorgungsunternehmen zur Überwachung und Wartung der eigenen Infrastruktur ausgelegt ist und insoweit in sich geschlossen ist, jedoch auch Schnittstellen zur Kommunikation beispielsweise mit Drohnen 2 eines Drittunternehmens bereitstellt, die die in dem Stationsnetzwerk untereinander verbundenen Stationen 1 nutzen können. Diese Gastdrohnen 2B sind beispielsweise Drohnen eines Dritten, der keinen direkten Zugriff auf das Stationsnetzwerk hat, dessen Drohnen aber als Dienstleistung des Betreibers über das Stationsnetzwerk gemäß der Erfindung gesteuert und/oder geladen werden können. Als Dritte kommen beispielsweise Logistikunternehmen oder Tankstellenbetreiber in Betracht.
  • Jede der Stationen ist zweckmäßigerweise als Drohnenhangar ausgebildet, wie er in den 2 und 3 dargestellt ist. Jede Station 1 umfasst eine Plattform 9 mit einer Vielzahl von Landeplätzen 10 und einer domförmigen Kuppel 11, die die Plattform 9 überspannt und mit der Plattform 9 einen Hangar mit einer Vielzahl von Sektoren bildet, die jeweils die Landeplätze 10 oder Parkplätze für die Drohnen 2 definieren. In der Kuppel 11 ist eine Öffnung 12 vorgesehen, die mit einem um eine Längsmittelachse der Station 1 drehbaren Verschlusssegment 13 verschließbar ist. Innerhalb der Stationen 1 können Transportmittel vorgesehen sein, um eine geparkte Drohne 2 in eine unterhalb der Öffnung 12 vorgesehene Lande- und/oder Startposition innerhalb des Kuppelvolumens zu verbringen. Alternativ kann die Plattform 9 relativ zu der Kuppel 11 drehbar angeordnet sein.
  • Die einzelnen Landeplätze 10 sind jeweils mit Ladefeldern 14 versehen, über welche ein elektrischer Ladekontakt zu der jeweiligen Drohne 2 hergestellt werden kann, wenn diese sich in einer Parkposition befindet. Innerhalb der Ladefelder 14 kann jeweils ein Landesensor 15, beispielsweise in Form einer Wägezelle oder dergleichen angeordnet sein, der detektiert, ob das betreffende Ladefeld 14 frei oder besetzt ist. Unterhalb der Plattform 9 können beispielsweise eine Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung 16 und eine Leistungselektronik 17 zum Laden der Drohnen 2 vorgesehen sein. Weiterhin können entsprechende Energiespeicher in Form von Batterien 18 unterhalb der Plattform 9 angeordnet sein, die im Falle eines Netzausfalls eine autarke Stromversorgung der Station 1 gewährleistet. An zentraler Stelle auf dem Dach bzw. auf der Kuppel 11 der Station sind beispielsweise die für die Kommunikation mit den Drohnen 2 erforderlichen Antennen 19 sowie eine Wetterstation 20 zur Erfassung meteorologischer Daten , wie Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, vorgesehen.
  • Eine erste Variante eines Verfahrens zum Betrieb des Stationsnetzwerks bzw. zur Steuerung einer dem Stationsnetzwerk zugehörigen Drohne 2 wird zunächst anhand des in 4 dargestellten Flussdiagramms veranschaulicht. Dieses Flussdiagramm zeigt einen Teil eines Verfahrens, das als „Aufklärung und Intervention“ bezeichnet werden kann. Eine Drohne 2, die dem Stationsnetzwerk gemäß 1 zugehörig ist und vorzugsweise einer Station 1 zugeordnet ist, startet einen Aufklärungsflug beispielsweise entlang eines zwischen Freileitungsmasten 5 aufgespannten Freileitungsnetzes. Die Drohne 2 sammelt so lange Aufklärungsdaten, bis beispielsweise die Kapazität des Akkus der Drohne 2 einen kritischen niedrigen Stand erreicht hat. Ist das der Fall, wird die Drohne dazu veranlasst, zu der nächstliegenden Station zurückzukehren, wobei die Position der Drohne 2 innerhalb des Datennetzwerks erkannt und kommuniziert wird, sodass beispielsweise die nächstliegenden Station 1 die Steuerung der Drohne 2 übernimmt und deren Landung veranlasst. Erfasst die Drohne 2 während eines regulären Aufklärungsfluges eine Anomalie der von ihr beobachteten Infrastruktur, beispielsweise eine Beschädigung des Freileitungsnetzes, signalisiert die Drohne 2 diesen Zustand an die ihr zugeordnete Station 1. Dies veranlasst das Datennetzwerk, einen Interventionsplan zu erstellen, der beispielsweise vorsehen kann, dass eine Drohne 2 einer anderen Station 1 innerhalb des Überwachungsbereichs dazu veranlasst wird, eine andere ihr von dem Datennetzwerk zugewiesene Aufgabe auszuführen.
  • Eine weitere Verfahrensvariante wird nachstehend anhand eines in 5 dargestellten Flussdiagramms erläutert.
  • In diesem Falle berechnet die Drohne 2 während eines Aufklärungsflugs entlang einer vorgegebenen Route, beispielsweise aufgrund der vorhandenen Akkukapazität, die Flugzeit zur nächstliegenden Station. Wird dabei ein festgelegter Grenzwert unterschritten, veranlasst das Datennetzwerk den Abbruch der der Drohne 2 zugewiesenen Aufgabe und veranlasst die Drohne zur Landung. Das Netzwerk veranlasst eine Drohne 2 der betreffenden Station 1, den Auftrag der ersten Drohne 2 fortzuführen. Ist eine solche Drohne in der betreffenden Station 1 nicht verfügbar, so wird eine Drohne 2 aus einer anderen Station 1 dazu veranlasst, diesen Auftrag fortzuführen. Dabei tauschen die Stationen 1 die dazu erforderlichen Informationen und Daten innerhalb des Datennetzwerks untereinander aus.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Stationen
    2
    Drohnen
    2B
    Gastdrohnen
    3
    Windkraftanlagen
    4
    Hochspannungs-Umspannwerk
    5
    Freileitungsmasten
    6
    Energieerzeugungsanlage
    7
    Industrieanlage
    8
    Transport-Infrastruktur
    9
    Plattform
    10
    Landeplätze
    11
    Kuppel
    12
    Öffnung
    13
    Verschlusssegment
    14
    Ladefeld
    15
    Landesensor
    16
    Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung
    17
    Leistungselektronik
    18
    Batterien
    19
    Antennen
    20
    Wetterstation
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20210269174 A1 [0004]
    • US 20190002127 A1 [0005]
    • US 10665115 B2 [0006]
    • CA 3001606 A1 [0006]
    • EP 3885872 A1 [0006]
    • EP 3327531 B1 [0006]

Claims (17)

  1. Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge, umfassend eine Vielzahl von räumlich voneinander entfernt angeordneten Stationen (1) zur Aufnahme und/oder elektrischen Versorgung wenigstens eines unbemannten Luftfahrzeuges, die jeweils wenigstens eine Landeplattform umfassen und von denen wenigstens eine Station (1) eine elektrische Ladeinfrastruktur für wenigstens ein unbemanntes Luftfahrzeug aufweist, wobei die Stationen (1) Mittel zur Kommunikation untereinander und mit wenigstens einem unbemannten Luftfahrzeug umfassen und die Stationen (1) in einem zentralen oder dezentralen Datennetzwerk miteinander verbunden sind.
  2. Stationsnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stationen (1) jeweils wenigstens eine Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung (16) umfassen, die mit allen Stationen (1) in dem Datennetzwerk verbunden ist.
  3. Stationsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend wenigstens eine zentrale übergeordnete Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung.
  4. Stationsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Datennetzwerk als lokales Netzwerk (LAN) ausgebildet ist, über das alle Stationen (1) und die unbemannten Luftfahrzeuge, vorzugsweise verschlüsselt, kommunizieren.
  5. Stationsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Station (1) Mittel zur Positionsdatenerfassung wenigstens eines dem Stationsnetzwerk zugeordneten unbemannten Luftfahrzeuges umfasst.
  6. Stationsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stationen (1) jeweils Mittel zur Erfassung und/oder Fernübertragung von Stationsdaten an wenigstens ein im Flug befindliches unbemanntes Luftfahrzeug aufweisen.
  7. Stationsnetzwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stationsdaten ausgewählt sind aus einer Gruppe von Daten umfassend Daten betreffend einen verfügbare Hangarplatz, Daten betreffend die Verfügbarkeit einer Landeplattform, Daten betreffend die Ladekapazität und Verfügbarkeit der Lade-infrastruktur, meteorologische Daten am Ort der Station (1), wie beispielsweise Luftdruck, Temperatur, Windgeschwindigkeit und Windrichtung sowie allgemeine Zustandsdaten wenigstens einer Station (1).
  8. Stationsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Station (1) eine Vielzahl von Landeplätzen (10) und/oder Hangarplätzen für unbemannte Luftfahrzeuge aufweist.
  9. Stationsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Station (1) wenigstens eine verschließbare Einhausung umfasst, die eine Vielzahl von Hangarplätzen undloder Landeplätzen (10) wahlweise freigibt.
  10. Stationsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Station (1) Mittel zur Fernsteuerung wenigstens eines im Flug befindlichen Luftfahrzeuges umfasst.
  11. Stationsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Station (1) als GNSS Basisstation ausgebildet ist, die ein Referenzsignal für einen differenzialfähigen GNSS Empfänger eines unbemannten Luftfahrzeuges ausstrahlt.
  12. Stationsnetzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Station (1) wenigstens einen mit dem Datennetzwerk kommunizierenden Sensor umfasst, der ausgewählt ist aus einer Gruppe von Sensoren umfassend Sensoren zur Erfassung von Luftdruck, Temperatur, Rauch und/oder Feuer, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, der aktuellen Stromaufnahme wenigstens einer Ladeeinrichtung, optische und/oder taktile Sensoren zur Überwachung der Belegung der Station und/oder eines Landeplatzes.
  13. Verfahren zur Steuerung einer Vielzahl von autonomen oder teilautonomen unbemannten Luftfahrzeugen unter Verwendung eines Stationsnetzwerks mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand und/oder die Aktivität wenigstens eines unbemannten Luftfahrzeugs wenigstens während einer Flugphase von wenigstens einer Überwachungseinrichtung des Datennetzwerks überwacht wird und bei einem von der Überwachungseinrichtung erkannten Eingriffsfall und/oder auf Steuerungsanforderung des unbemannten Luftfahrzeugs wenigstens einen Steuerungseingriff zur Steuerung des wenigstens einen unbemannten Luftfahrzeuges oder eines anderen Luftfahrzeuges auslöst.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein von wenigsten einem unbemannten Luftfahrzeug innerhalb eines Überwachungsauftrags erkannter Zustand oder beobachtetes Ereignis die Berechnung eines Eingriffsplans und/oder einen Steuerungseingriff durch das Datennetzwerk auslöst.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem erkannten Eingriffsfall oder auf Eingriffsanforderung eines unbemannten Luftfahrzeuges die räumlich nächste verfügbare Station die Steuerung des unbemannten Luftfahrzeuges übernimmt und ggf. eine Landung veranlasst.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem von der Überwachungseinrichtung erkannten Eingriffsfall für wenigstes ein erstes unbemanntes Luftfahrzeug die zentrale übergeordnete Steuer- und Datenverarbeitungseinrichtung eine Aufgabensubstitution für das erste unbemannte Luftfahrzeug durch wenigstens ein zweites unbemanntes Luftfahrzeug veranlasst.
DE102022115285.5A 2022-06-20 2022-06-20 Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge sowie Verfahren zur Steuerung von autonomen oder teilautonomen unbemannten Luftfahrzeugen Pending DE102022115285A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022115285.5A DE102022115285A1 (de) 2022-06-20 2022-06-20 Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge sowie Verfahren zur Steuerung von autonomen oder teilautonomen unbemannten Luftfahrzeugen
PCT/EP2023/056638 WO2023247078A1 (de) 2022-06-20 2023-03-15 Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte luftfahrzeuge sowie verfahren zur steuerung von autonomen oder teilautonomen unbemannten luftfahrzeugen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022115285.5A DE102022115285A1 (de) 2022-06-20 2022-06-20 Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge sowie Verfahren zur Steuerung von autonomen oder teilautonomen unbemannten Luftfahrzeugen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022115285A1 true DE102022115285A1 (de) 2023-12-21

Family

ID=85781884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022115285.5A Pending DE102022115285A1 (de) 2022-06-20 2022-06-20 Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge sowie Verfahren zur Steuerung von autonomen oder teilautonomen unbemannten Luftfahrzeugen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022115285A1 (de)
WO (1) WO2023247078A1 (de)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3001606A1 (en) 2017-05-05 2018-11-05 Atc Technologies, Llc Devices, systems, and methods for communicating with unmanned aerial vehicles
US20190002127A1 (en) 2015-12-21 2019-01-03 Airscort Ltd. Autonomous docking station for drones
US20190097440A1 (en) 2016-03-01 2019-03-28 Baicells Technologies Co. Ltd. Energy supply depot and energy supply method
US10665115B2 (en) 2016-01-05 2020-05-26 California Institute Of Technology Controlling unmanned aerial vehicles to avoid obstacle collision
CN111766895A (zh) 2020-05-29 2020-10-13 苏州云思翼电子科技有限公司 光伏电站无人机巡检系统及方法
US20210125503A1 (en) 2019-10-28 2021-04-29 Skydio, Inc. Roof Scan Using Unmanned Aerial Vehicle
WO2021138748A1 (en) 2020-01-11 2021-07-15 10112755 Canada Inc. Docking station with retractable guide apparatus for unmanned aerial vehicle
EP3327531B1 (de) 2016-11-09 2021-07-21 The Boeing Company Flugbereichbegrenzungssysteme und -verfahren für unbemannte luftfahrzeuge
US20210269174A1 (en) 2020-02-27 2021-09-02 Greg Douglas Shuff Drone docking port and method of use
EP3885872A1 (de) 2020-03-27 2021-09-29 Shhuna GmbH System und verfahren zur positionsbestimmung von unbemannten luftfahrzeugen während des fluges

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016137982A1 (en) * 2015-02-24 2016-09-01 Airogistic, L.L.C. Methods and apparatus for unmanned aerial vehicle landing and launch
WO2016205415A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-22 ImageKeeper LLC Unmanned aerial vehicle management
WO2018209319A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-15 Gencore Candeo, Ltd. Systems and methods for response to emergency situations using unmanned airborne vehicles with improved functionalities
WO2018227153A1 (en) * 2017-06-09 2018-12-13 Resnick Blake Drone implemented border patrol
US20190122177A1 (en) * 2017-10-19 2019-04-25 International Business Machines Corporation Drone delivery routing and communication
US10843819B2 (en) * 2018-07-24 2020-11-24 Beam Global Recharging network for drones
US10931597B2 (en) * 2018-11-08 2021-02-23 Motorola Solutions, Inc. Dynamically docking an unmanned aerial vehicle
LU101636B1 (en) * 2020-02-10 2021-08-10 Luxembourg Inst Science & Tech List Autonomous base station and network for unmanned vehicles
US11355021B1 (en) * 2021-03-05 2022-06-07 Birdstop, Inc. Nodal network infrastructure for unmanned aerial vehicle operations at scale

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190002127A1 (en) 2015-12-21 2019-01-03 Airscort Ltd. Autonomous docking station for drones
US10665115B2 (en) 2016-01-05 2020-05-26 California Institute Of Technology Controlling unmanned aerial vehicles to avoid obstacle collision
US20190097440A1 (en) 2016-03-01 2019-03-28 Baicells Technologies Co. Ltd. Energy supply depot and energy supply method
EP3327531B1 (de) 2016-11-09 2021-07-21 The Boeing Company Flugbereichbegrenzungssysteme und -verfahren für unbemannte luftfahrzeuge
CA3001606A1 (en) 2017-05-05 2018-11-05 Atc Technologies, Llc Devices, systems, and methods for communicating with unmanned aerial vehicles
US20210125503A1 (en) 2019-10-28 2021-04-29 Skydio, Inc. Roof Scan Using Unmanned Aerial Vehicle
WO2021138748A1 (en) 2020-01-11 2021-07-15 10112755 Canada Inc. Docking station with retractable guide apparatus for unmanned aerial vehicle
US20210269174A1 (en) 2020-02-27 2021-09-02 Greg Douglas Shuff Drone docking port and method of use
EP3885872A1 (de) 2020-03-27 2021-09-29 Shhuna GmbH System und verfahren zur positionsbestimmung von unbemannten luftfahrzeugen während des fluges
CN111766895A (zh) 2020-05-29 2020-10-13 苏州云思翼电子科技有限公司 光伏电站无人机巡检系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023247078A1 (de) 2023-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9678507B1 (en) Autonomous infrastructure element survey systems and methods using UAV fleet deployment
Giyenko et al. Intelligent UAV in smart cities using IoT
CN109334543B (zh) 一种电力巡检车与无人机相协同的电力巡线系统及方法
Pouliot et al. Field‐oriented developments for LineScout Technology and its deployment on large water crossing transmission lines
US11874676B2 (en) Cooperative unmanned autonomous aerial vehicles for power grid inspection and management
Li et al. Transmission line intelligent inspection central control and mass data processing system and application based on UAV
DE202015102833U1 (de) Lade- und Wiederbereitstellungsstation für Elektro- und Hybrid UAVs
EP4200587B1 (de) Verfahren und fluggerät zur überwachung von betriebszuständen und zur ermittlung von ausfallwahrscheinlichkeiten von stromführenden leitungssystemen
CN112954599A (zh) 一种灾后无人机通信系统
CN104702656A (zh) 一种利用云存储技术备份无人机飞行数据的方法
EP2813914A1 (de) Überwachung von technischen Anlagen mit einem unbemannten Flugobjekt
DE102019109127B4 (de) Drohnenbasiertes Luft- und Kollisionsüberwachungssystem
Khalyasmaa et al. Robotic intelligence laboratory for overhead transmission lines assessment
DE112005003554T5 (de) Verfahren zur Bildung von regionalen, drahtlosen Netzen für die Datenübertragung und Luftvermittlungsstation zur Durchführung des Verfahrens
DE102013109258B4 (de) Mobiler Baustromverteiler und Anwendungsverwaltungs-Einrichtung
DE102022115285A1 (de) Stationsnetzwerk für autonome und/oder teilautonome unbemannte Luftfahrzeuge sowie Verfahren zur Steuerung von autonomen oder teilautonomen unbemannten Luftfahrzeugen
WO2019042997A1 (de) System zur überwachung, exploration und inspektion mittels drohnen
DE102017202494A1 (de) Kommunikationsverfahren, Kommunikationssystem und Luft-/Raumfahrzeug
DE102016201159A1 (de) Automatisierte Inspektion von Infrastrukturelementen
DE102017127027B4 (de) Bodenstation für ein batteriebetriebenes unbemanntes Fluggerät und batteriebetriebenes unbemanntes Fluggerät
DE202021102090U1 (de) Energiespeichersystem (ESS)
RU2789896C1 (ru) Интеллектуальная система автоматического дистанционного мониторинга состояния ЛЭП
DE102019104795A1 (de) Vorrichtung zum Erstellen einer Flugplanung für Leichtbauluftfahrzeuge
DE102018130975A1 (de) Verfahren zum Instandhalten eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik
DE102018214887A1 (de) Ladevorrichtung sowie Verfahren zum Laden einer Batterie einer Drohne

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: LIPPERT STACHOW PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE , DE