DE102023105937A1

DE102023105937A1 - Anordnung zum automatisierten Be- und Entladen von unbemannten Fluggeräten

Info

Publication number: DE102023105937A1
Application number: DE102023105937.8A
Authority: DE
Inventors: Nils Gageik
Original assignee: Emqopter GmbH
Current assignee: Emqopter GmbH
Priority date: 2023-03-09
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2023-07-13

Abstract

Vorliegende Erfindung schlägt eine Anordnung zum automatisierten Be- und/oder Entladen einer Nutzlast in ein bzw. aus einem an einer Landeposition (75) innerhalb einer Landefläche (7) gelandeten Fluggerät (8) vor, umfassend eine Fördertechnik (3) mit Fördermitteln zum Befördern der Nutzlast (9) zwischen einer Förderendposition (31) und einem Lagerbereich (39), und einer Zentraleinheit (4) zur Koordination von Be- und Entladevorgängen unter Kommunikation mit der Fördertechnik (2) und ggf. weiteren Komponenten (2) sowie dem Fluggerät (5), wobei eine Datenverbindung zwischen der Zentraleinheit und den Komponenten (2, 3) und/oder dem Fluggerät (8) besteht, wobei die Anordnung (1) dazu vorbereitet ist, die Nutzlast (9) beim Entladen von dem Fluggerät zu übernehmen oder aus dem Fluggerät auszuladen vom Förderendpunkt durch die Fördertechnik zu dem Lagerbereich zu befördern, und wobei die Anordnung in der Lage ist, die Nutzlast von einer beliebigen Landeposition (75) innerhalb der Landefläche (7) zu dem Lagerbereich (39) zu verbringen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Bodenstation mit sowie Verfahren zum automatisierten Be- und/oder Entladen unter Verwendung einer derartigen Anordnung.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum automatisierten Ent- und/oder Beladen von, insbesondere autonom operierenden, Fluggeräten umfassend zumindest eine Fördertechnik zum Befördern einer Nutzlast von einem Lagerbereich zu einer Förderendposition und einer Zentraleinheit zum Koordinieren der Fördertechnik sowie etwaiger weiterer Komponenten der Anordnung, sowie darüber hinaus Datenkommunikation mit dem zu ent- oder beladenden Fluggerät. Weiterhin betrifft vorliegende Erfindung eine Bodenstation mit einer derartigen Anordnung sowie Verfahren zum Be-und/oder Entladen eines Fluggerätes.
Im Stand der Technik werden auch als Drohnen bekannte autonom oder ferngesteuert operierende unbemannte Fluggeräte zum Transport von Nutzlasten, insbesondere Paketen, eingesetzt. Hierbei wird die Nutzlast in eine Nutzlasttransportvorrichtung, beispielsweise ein geschlossener Container, des Fluggerätes eingeladen, das Fluggerät hebt ab und fliegt ein vorher bestimmtes oder auch erst während des Fluges festgelegtes Ziel an, wo es die Nutzlast abliefert.
Dies kann nach manchen bekannten Konzepten einfach dadurch erfolgen, dass die Nutzlast über dem Zielpunkt abgeworfen wird. Dies setzt voraus, dass die Nutzlast entweder sehr robust ist, oder über eine entsprechende Umhüllung verfügt welche den Fall abfedert und/oder mit einem Fallschirm versehen ist, so dass die Aufprallgeschwindigkeit innerhalb der von der Nutzlast inklusive etwaige Umhüllung tolerierbaren Grenze liegt. Es wäre auch denkbar, die Nutzlast über entsprechend gestalteten Zielpunkten abzuwerfen, wo sie beispielsweise auf einer ausreichend weichen Unterlage landen kann.
Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, die Nutzlast mittels einer Winde herunterzulassen. Der Nachteil hierbei ist, dass eine solche Winde mit Seil Abflugmasse und Komplexität der Drohne erhöhen.
Der Vorteil aller dieser Optionen ist, dass das Fluggerät am Ziel nicht landen muss. Nachteile sind bereits anhand der skizzierten, zum sicheren Abliefern der Nutzlast notwendigen Anstrengungen ersichtlich. Zudem bedeutet ein Abwerfen der Nutzlast auch eine größere Ungenauigkeit in der Landeposition, an der sie tatsächlich den Boden berührt.
Den Abwurf von Nutzlasten, insbesondere Paketen, über dem Zielgebiet wird beispielsweise in der US-Patentschrift US 9,567,081 W1 vorgeschlagen. Die US-Patentschrift US 9,650,136 W1 offenbart hingegen ein unbemanntes Fluggerät, welches eine Nutzlast mit Hilfe eines Krans kontrolliert herablassen und absetzen kann. Einen ähnlichen Vorschlag macht die veröffentlichte US-Patentanmeldung US 2015/0158587 A1 .
Das automatisierte Beladen von gelandeten Fluggeräten, insbesondere Drohnen, ist ein komplexer Vorgang, welcher eine entsprechende Infrastruktur erfordert. Im Stand der Technik wird hierzu häufig vorgeschlagen, dass das Fluggerät zur selbsttätigen Aufnahme der Ladung ausgerüstet sein soll, beispielsweise durch Vorsehen einer speziellen Nutzlastlade/Tragevorrichtung.
So schlägt beispielsweise die DE 11 2016 007161 T5 ein unbemanntes Fluggerät mit einer gabelförmigen Nutzlasttragevorrichtung unterhalb des Rumpfes vor.
Die chinesische Patentanmeldung CN 105923163A zeigt ein unbemanntes Fluggerät, welches unterhalb des Rumpfs eine Ladestruktur in Form eines Paketregals hat, in welches die zu transportierenden Nutzlast eingeschoben werden kann.
Die veröffentlichte US-Patentanmeldung US2021/0142276 A1 schlägt ein drohnenbasiertes Liefersystem vor, welches in manchen Ausführungsformen Paketaufbewahrungsboxen und eine kaum mehr als paketgroße Drohne offenbart, die in der Aufbewahrungsbox gelagerte Pakete auf einer aus der Box herausfahrende Klappe aufnehmen und von dort zu einem Zielpunkt transportieren kann.
Die US-Patentschrift 10,730,621 B2 offenbart ein System zur Warenlieferung mittels eines unbemannten Fluggeräts, welches spezifisch zum Abliefern von Paketen an einer Hausstation oder Aufnahme von Paketen von einer solchen Hausstation offenbart. Bei dem dortigen System werden Pakete zum Abholen mittels einer ausfahrbaren Leiter in eine Höhe gefahren, wo die Drohne sie dann, ohne landen zu müssen, übernehmen kann. Beim umgekehrten Anliefervorgang setzt die Drohne das Paket auf den nach oben gefahrenen Plattform ab und entfernt sich während das Paket nach unten gefahren und in eine Lagerhalterung verbracht wird.
Der Vorteil dieses Systems ist, das keine Landefläche für das aufsetzten der Drohne bereitgestellt werden muss. Als Nachteil ergibt sich jedoch, dass die Drohne die vergleichsweise kleine und ausfahrbare Oberfläche mit hoher Genauigkeit anfliegen können muss, was besonders bei schwierigen Windverhältnissen unabhängig von der Positioniergenauigkeit welche die Sensoren und die Flugsteuerung der Drohne erlauben, schwierig und unmöglich werden kann. Zudem ist die Übergabe der Nutzlast von der Drohne an die Plattform oder umgekehrt der Aufnahme der Nutzlast auf der ausfahrbaren Plattform bei widrigen Umgebungsbedingungen schwierig. Zudem muss die Drohne zu einem aktiven Einladen der Nutzlast in ihrer Transportvorrichtung zw. umgekehrt auch zum aktiven Ausladen der Nutzlasttransportvorrichtung vorbereitet sein, was eine komplexere, schwerere und damit auch fehleranfällige Transportvorrichtung voraussetzt.
Im Stand der Technik sind auch einige Lösungen zum Be- und/oder Entladen von gelandeten Fluggeräten, insbesondere Drohnen, vorgeschlagen worden.
In der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 2020/144348 ist eine beispielsweise am oberen Ende eines Pfostens montierte Drohnenlandestation mit integriertem Paketlager und Fördermitteln für Pakete zwischen dem Lager und einer Landefläche vorgeschlagen.
Die offengelegte chinesische Anmeldung CN 106184757 A offenbart eine Beladestation für Drohnen mit einer rechteckigen Landeplattform mit einem zentral darin mündenden Nutzlastaufzug.
In der chinesischen Gebrauchsmusterschrift CN 210735590 U wird eine Drohnenbeladestation mit Landefläche und darunterliegendem integriertem Aufzug offenbart, wobei der Aufzug Nutzlasten direkt der oberhalb der Aufzugsmündung gelandeten Drohne zuführt.
Die Druckschrift CN 111453403 A , eine weitere chinesische veröffentlichte Patentanmeldung, stellt ein Gebäude mit Nutzlastlagerräumen vor, welche über Fördermittel und einen Lastenaufzug mit einer oberseitigen Landeplattform verbunden sind, wobei die Landeplattform durch zwei Schiebetüren verdeckt ist.
In der chinesischen Gebrauchsmusterschrift CN 213958107 U wird ein Logistikzentrum für den Massenversand von Paketen per Drohne vorgeschlagen, bei dem die Pakete über in einer Aufgabestation eingeworfen und von dieser an auf Landeplattformen wartende Drohnen weitertransportiert werden. Die Drohnen starten und landen auf Bodenstationsgebäuden, welche denen der vorbeschriebenen Patentanmeldung CN 111453403 A sehr ähnlich sind.
In der Druckschrift WO 2021/183453 A1 , einer veröffentlichten internationalen Patentanmeldung der Matternet Inc., wird eine Drohnenstation beschrieben bestehend aus einer Säule, welche einen Paketaufgabeschacht beherbergt und sich nach oben verbreitert und in einen Hangar für eine (Multikopter-)Drohne mit sich blütenblattartig öffnenden Türen übergeht. Ähnlich der bereits beschriebenen chinesischen Schriften landet die Drohne auf einer Plattform in deren Mitte ein Paketaufzug mündet, mit dem die in den Aufgabeschacht eingeführte Nutzlast direkt unter bzw. in die (Nutzlastaufnahme der) Drohne förderbar ist.
Die offengelegte chinesische Patentanmeldung CN 114803420 A schlägt eine kompakte Drohnenladestation von dem im Grundsatz bereits aus den vorbeschriebenen Druckschriften bekannten Typ vor, jedoch mit dem Unterschied, dass die Landefläche rund ist, und vor allem eine kombinierte Hebe-Fördermechanik vorgeschlagen wird, welche Pakete in einer gleichzeitigen vertikalen und horizontalen Bewegung von dem Ladepunkt (wie üblich im Zentrum der Landefläche unter der Drohne), in eine untere Position schwenkt, wo die Nutzlast dann von einem Band bis außerhalb der Station befördert wird.
Allen diesen Lösungen ist der Nachteil gemein, dass das Fluggerät an einem genau definierten Punkt in einer genau definierten Ausrichtung landen muss, da sonst eine (automatisierte) Nutzlast/Paketaufnahme/-übergabe nicht möglich ist. Dies stellt hohe Anforderungen an die Navigations- und Manövriergenauigkeit des Fluggeräts. Zudem können diese Systeme nur schwer auf verschiedene Nutzlastgrößen angepasst werden. Der zwingendnötige Aufbau mit der Landefläche oberhalb des Nutzlast-Lagerraums und der zwischen diesen verlaufenden Fördertechnik bedeutet einen hohen vertikalen Platzbedarf.
Vor diesem Hintergrund hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, das automatisierte Be- und Entladen von unbemannten Fluggeräten zu verbessern, und Möglichkeiten zu finden, diese auch bei geringer oder zweifelhafter Positionierungsgenauigkeit des unbemannten Fluggeräts zuverlässig durchführen zu können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1, welche einen Bestandteil einer Bodenstation nach Anspruch 10 bildet und in einem Verfahren zum automatisierten Entladen eines, insbesondere unbemannten, Fluggeräts nach Anspruch 14 bzw. zum automatisierten Beladen eines Flugobjekts nach Anspruch 15 eingesetzt wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst mindestens zwei Komponenten. Die erste ist eine Fördertechnik, welche Fördermittel umfasst und hierdurch zumindest in der Lage ist, die von den Fluggerät zu transportierenden Nutzlasten, beispielsweise ein Paket, von einem Förderendpunkt/ einer Förderendposition zu einem Lagerbereich zu befördern. In dieser Minimalausführung eignet sich die erfindungsgemäße Anordnung besonders für Paket-Empfangsstationen oder „Drohnenpaketstationen“ welche beispielsweise auf einer Freifläche neben einem Gebäude installiert oder in Garagen integriert werden können, wobei sich das Garagendach als Landefläche für das (unbemannte) Fluggerät eignet.
Die Förderendposition liegt hierbei vorteilhafterweise innerhalb der Landefläche, da hierdurch der Einsatz weiterer Mittel, wie einer zusätzlichen (Ent-)Ladeinfrastruktur oder speziell ausgebildeter Fluggeräte, welche in der Lage sind, ihre Nutzlast an eine zur Landefläche lediglich angrenzende Fördertechnik zu übergeben, vermieden werden kann. Es ist also bevorzugt ausreichend, wenn das Fluggerät die Nutzlast an seinem Landepunkt ablegen kann von wo aus diese dann von der Fördertechnik übernommen und in den Lagerbereich befördert wird. Für vorliegende Erfindung charakteristisch, ist die Fördertechnik hierbei derart ausgebildet, dass die Lande- bzw. Abladeposition der Nutzlast ein beliebiger Punkt innerhalb der Landefläche sein kann.
In manchen für ein Warenumschlagszentrum oder einen Logistikknoten geeigneten Ausführungsformen ist die Fördertechnik der erfindungsgemäßen Anordnung jedoch weiterhin auch dazu in der Lage, in umgekehrter Richtung Nutzlasten vom Lagerbereich zur Förderendposition zu befördern.
Bei diesen Ausführungen kann ein am Förderendpunkt abgelegtes Paket, oder eine andere Nutzlast, mittels der Fördertechnik in den Ladebereich verfahren und dort abgesetzt werden, oder es wird umgekehrt ein im Lagerbereich auf die Fördertechnik aufgelegtes oder durch eine anderes selbsttätiges Mittel auf die Fördertechnik geladenes Paket von dieser an die Förderendposition befördert. Die Förderendposition liegt dabei sinnvollerweise in der Nähe oder innerhalb der für eine sichere Landung des Fluggeräts vorbereiteten Landefläche.
Die Landefläche ist eine für die sichere Landung des bzw. der jeweils zu bedienenden Art und Größe von Fluggeräten, insbesondere Drohnen, geeignete Fläche und insbesondere ausreichend groß, von bevorzugt Hindernissen frei, eben und, zumindest solange sich das Fluggerät darauf befindet, nicht geneigt. Sie kann, muss aber nicht Teil der erfindungsgemäßen Anordnung sein. Insbesondere umfasst vorliegende Erfindung auch Ausführungsformen, bei denen eine beliebige, bereits vorhandene Fläche als Landefläche genutzt und die Komponenten der Anordnung benachbart zu dieser installiert bzw. aufgestellt werden. Die Landefläche kann in anderen Ausführungsformen eine speziell zu dem Zweck geschaffene Fläche und Teil der Anordnung oder einer diese umfassenden Bodenstation sein, etwa eine Dachfläche einer solchen Bodenstation oder eine, insbesondere auf einem Schiff oder einem LKW installierte Plattform.
Als weitere Komponente der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Zentraleinheit vorhanden, welche mit anfliegenden Fluggeräten kommunizieren kann und darüber hinaus die Fördertechnik sowie etwaige weitere Komponenten der Anordnung steuert und deren Zusammenspiel koordiniert, um ein geordnetes und zuverlässiges Be- und Entladen des Fluggeräts zu ermöglichen.
Beim Beladen des Fluggerätes wird die zu ladende Nutzlast aus dem Lagerbereich mittels Fördertechnik an den Förderendpunkt befördert und dem Fluggerät überbracht. Dies geschieht entweder, indem ein dazu befähigtes Fluggerät die Nutzlast direkt am Förderendpunkt in seine dafür vorgesehene Nutzlasttransportvorrichtung aufnimmt, oder in dem eine als eine weitere Komponente zur erfindungsgemäßen Anordnung gehörige Ladeinfrastruktur, beispielsweise ein Roboterarm oder ein fahrbarer Roboter, die Nutzlast an der Förderendposition abholt und in die Nutzlasttransportvorrichtung des Fluggeräts lädt.
Beim Entladen erfolgen diese Schritte in umgekehrter Reihenfolge, d. h. das Fluggerät übergibt die Nutzlast entweder direkt an der Förderendposition an die Fördertechnik oder eine Ladeinfrastruktur lädt die Nutzlast aus der Nutzlasttransportvorrichtung des Fluggeräts und setzt sie auf der Förderendposition der Fördertechnik ab, woraufhin die Nutzlast in den Lagerbereich befördert wird.
Die erste Variante, bei der das Fluggerät in der Lage ist, die Nutzlast an der Förderendposition zu übernehmen bzw. dort abzuladen, vereinfacht Aufbau und Umfang der erfindungsgemäßen Anordnung. Für eine einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in Form einer Paketempfangsstation, beispielsweise auf dem Dach einer Garage oder eines Wohnhauses, ist vorteilhaft, wenn das Fluggerät die Nutzlast am Landepunkt absetzen. Ist es zusätzlich noch zum Aufnehmen dort bereitliegender Nutzlasten fähig, können auch zum Paketversenden eingesetzt werden.
Die Ausgestaltungen mit einer Ladeinfrastruktur erlauben es, den Förderendpunkt der Fördertechnik außerhalb der Landefläche zu legen und können eine größere Vielfalt von unbemannten Transportfluggeräten einbinden, haben aber den Preis einer größeren Komplexität und auch eines grö-ßeren Platzbedarfs für die erfindungsgemäße Anordnung. Sie eignen sich daher besonders für die Verwendung in Verteilerzentren, von denen aus Fluggeräte starten um Nutzlasten u verschiedenen Abnehmern zu transportieren.
Besonders für letztere eignet sich auch das Vorsehen einer zusätzlichen Komponente der Anordnung in Form einer Positionseinheit, welche Positionserfassungsmittel umfasst, um eine relative Position im Erfassungsbereich befindlicher anfliegender Fluggeräte zu bestimmen und dem Fluggerät mitzuteilen. Hierdurch kann dieses eine höhere Landegenauigkeit erreichen, als dies bei ausschließlicher Verwendung der bordeigenen Sensoren der Fall wäre.
Die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten sowie mit dem autonomen Fluggeräten erfolgt über die Zentraleinheit der erfindungsgemä-ßen Anordnung. Diese verfügt über Datenkommunikationsmittel um mit den Komponenten wie Fördertechnik, Ladeinfrastruktur und/oder Positionseinheit sowie bevorzugt auch dem Fluggerät Daten auszutauschen. Beispielsweise erhält die Zentraleinheit von der Positionseinheit die relative Position erfasster Fluggeräte und kann diese dann per drahtloser Datenkommunikation an das anfliegende Fluggerät weitergeben. Während des Be- und Entladevorgangs koordiniert die Zentraleinheit die Funktion der einzelnen Komponenten. Beispielsweise teilt die Zentraleinheit der Fördertechnik mit, wenn eine Nutzlast im Lagerbereich bereitgestellt wurde, welches an die Förderendposition zurückzubringen ist. Die unmittelbare Steuerung der Aktoren der Fördertechnik, beispielsweise eines Förderbandes oder eines Seilzugsystems, zum physischen Bewegen der Nutzlast erfolgt aber bevorzugt durch eine untergeordnete Steuereinheit der Fördertechnik. Gleiches gilt für Aktoren weiterer Komponenten der Anordnung.
Sofern eine Ladeinfrastruktur zum Verbringen der Nutzlast von der Förderendposition zu dem Fluggerät oder umgekehrt vorhanden ist, erhält diese die Landeposition sowie die Ausrichtung des geladenen Fluggeräts von der Zentraleinheit mitgeteilt und verwendet diese Information um das Fluggerät und dessen Nutzlastvorrichtung entsprechend anzufahren. Die Feinausrichtung relativ zum Fluggerät bzw. dessen Nutzlasttransportvorrichtung zwecks einem präzisen Aufnehmen der Nutzlast durch die Ladeinfrastruktur erfolgt dann bevorzugt über Mittel der Ladeinfrastruktur selbst, beispielsweise einer Kamera und Datenverarbeitungsmitteln die ein Analyse des aufgenommenen Bildes und Extraktion der genauen relativen Ausrichtung erlauben.. Das Verbringen der Nutzlast von dem Ausladepunkt an die Förderendposition der Fördertechnik erfolgt bevorzugt autonom durch die Ladeinfrastruktur.
Vorteilhafte Weiterbildungen vorliegender Erfindung, welche einzelne oder in Kombination realisierbar sind, sofern sie sich nicht gegenseitig offensichtlich ausschließen, sind in den Unteransprüchen enthalten und sollen nachfolgend im Einzelnen vorgestellt werden.
In manchen Ausführungsformen der Erfindung liegt die Förderendposition der Fördertechnik innerhalb der Landefläche. In diesen Ausführungsformen übernimmt das Fluggerät die zu transportierende Nutzlast direkt an der Förderendposition, bzw. legt die Nutzlast direkt auf der Fördertechnik an der Förderendposition ab. In beiden Fällen muss das Fluggerät, bzw. dessen Nutzlasttransportvorrichtung entsprechend vorbereitet sein, wobei dies für das bloße Ablegen einfacher zu realisierbar ist, als für das selbsttätige Aufnehmen.
In manchen Ausführungsformen vorliegender Erfindung gibt es alternativ oder zusätzlich eine Förderendposition außerhalb der Landezone und die Anordnung umfasst eine Ladeinfrastruktur, um die Nutzlast von der Förderendposition von der Fördertechnik in die Nutzlasttransportvorrichtung des gelandeten Fluggerätes zu verbringen, oder umgekehrt die Nutzlast aus der Nutzlasttransportvorrichtung auszuladen und zur Förderendposition zu bringen.
Beide Ansätze, d. H eine Förderendposition innerhalb der Landezone und außerhalb der Landezone, können auch kombiniert werden. Hierbei können zwei unterschiedliche Fördertechniken zum Einsatz kommen, wobei einer einen Förderendpunkt außerhalb und einer einen Förderendpunkt innerhalb der Landezone hat, oder es wird eine Fördertechnik eingesetzt, welche zwei Förderendpunkte aufweist, zwischen denen eine Steuerung der Fördertechnik anhand der von der Zentraleinheit erhaltenen Informationen über das anfliegende Fluggerät auswählt.
Die Ladeinfrastruktur ist bevorzugt ein Roboterarm oder ein fahrbarer Roboter, der selbsttätig in der Lage ist von dem Förderendpunkt bzw. Förderendposition u dem gelandeten unbemannten Fluggerät zu navigieren.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Zentraleinheit eine Zentraleinheitssteuerung, welche mindestens einen Mikrocontroller aufweist. Ebenfalls umfasst die Zentraleinheit drahtlose Kommunikationsmittel, um mit Fluggeräten in Datenverbindung zu treten, um diesen beispielsweise die von einer Positionseinheit ermittelte Relativposition des anfliegenden, abfliegenden oder gelandeten Fluggeräts mitzuteilen. Darüber hinaus kann die Zentraleinheit eine GPS-Einheit umfassen um die Position der Zentraleinheit selbst bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung zu bestimmen, was insbesondere beim Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung auch mit einer mobilen Plattform, wie beispielsweise einem Schiff, oder einem LKW von Interesse ist.
In manchen Ausführungsformen der Erfindung umfasst die Fördertechnik ein Förderband, welches gradlinig oder auch auf einem einen oder mehrere Richtungsänderungen aufweisenden Weg eine Nutzlast von einem ersten Ende des Förderbandes, welches sich im oder am Lagerbereich der Anordnung befindet zu einem zweiten Ende des Bandes, welches die Förderendposition darstellt oder zu dieser benachbart liegt, zu transportieren. An jedem Ende des Förderbandes, insbesondere aber am zweitem Ende an oder bei der Förderendposition befindet sich bevorzugt ein Nutzlastgreifer, mit dem eine vom Förderband transportieren Nutzlast ergriffen und auf die Förderendposition setzbar oder an eine Ladeinrichtung transferierbar ist, oder umgekehrt von der Ladeeinrichtung übernommen oder von der Förderendposition auf das Förderband gelegt werden kann.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung, welche besonders für eine Empfangsstation geeignet ist, umfasst die Fördertechnik ein Förderseil, welches von einer ersten in eine zweite Konfiguration und bevorzugt auch wieder zurück bewegbar ist. In der ersten Konfiguration verläuft das Förderseil bevorzugt zumindest teilweise entlang des Randes der Landefläche. Bei einer rechteckigen oder quadratischen Landefläche kann es beispielsweise entlang einer, oder mittels Umlenkrollen, zwei oder drei der Seiten gespannt sein. Das Förderseil kann in manchen Ausführungsformen von der ersten in die zweite Konfiguration überführt werden, indem es auf eine Winde aufrollbar ist. In anderen Ausführungsformen ist das Förderseil an linear bewegbaren Punkten befestigt. Das Seil kann beispielsweise an auf Schienen laufenden Schlitten befesigt sein.
Während der Überführung von der ersten in die zweite Konfiguration überstreicht das Förderseil die Landefläche und schiebt so ein dort liegende Nutzlast vor sich her und befördert sie dadurch an einer zweiten Seite aus der Landefläche heraus. An dieser zweiten Seite kann dann ein Nutzlastauffangbehälter zum Auffangen der Nutzlast angebracht sein. Um einen Auffangbehälter verwenden zu können, der nicht die gesamte zweite Seite der Landezone abdeckt, kann eine diagonal verlaufende Schiene eingesetzt werden, welche die Nutzlast seitwärts in Richtung eines schmaleren Auffangbehälters leiten kann. Das Förderseil kann die Nutzlast auch zu einer in der Landefläche vorhandenen Öffnung schieben, in welche die Nutzlast dann fällt und über eine Nutzlastrutsche schwerkraftgetrieben den Nutzlastlagerbereich erreicht. Die Öffnung kann zu Zeiten, in denen keine Nutzlast passieren muss, durch eine Falltür verschlossen sein. Das Öffnen und Schließen der Falltür kann durch die Zentraleinheit gesteuert werden.
Unabhängig von der konkreten Ausführung umfasst die Fördertechnik bevorzugt eine Fördertechniksteuerung, welche die von der Zentraleinheit erhaltenen Vorgaben in Bewegungen der Fördertechnikaktoren umsetzt, beispielsweise das Förderband in Betrieb setzt und/oder den Nutzlastgreifer zum Ergreifen und Transferieren einer Nutzlast aktiviert oder die Seilwinde einschaltet um das Seil von der ersten in die zweite Position zu überführen.
In den Ausführungsformen der Erfindung, welche eine Positioniereinheit aufweisen, hat diese bevorzugt Positionserfassungsmittel mit zwei oder mehr, bevorzugt drei oder mehr insbesondere genau drei oder vier Sensoren mit einem gerichteten Erfassungsbereich und Datenauswertemittel um aus den erfassten Sensordaten die Richtung vom Sensor zum Fluggerät und aus allen ermittelten Richtungen durch Triangulation die Position des Fluggeräts zu berechnen.
Bereits zwei gerichtete Sensoren erlauben hierbei die Position eines anfliegenden Fluggerätes durch Triangulation zu bestimmen. Genauere Ergebnisse erhält man jedoch schon bei Verwendung von drei oder mehr Sensoren.
Die Sensoren sind hierbei bevorzugt Lidar-Sensoren oder Kameras. Die gerichteten Sensoren können bevorzugt in Azimut und Höhe verschwenkt werden. Die Sensoren sind bevorzugt symmetrisch um die Landezone der Anordnung angeordnet. Beispielsweise können in jeder Ecke der Landezone einer rechteckigen oder quadratischen Landezone jeweils ein Erfassungsmittel vorhanden sein.
Die Bestimmung der Fluggeräteposition erfolgt bevorzugt nicht nur einmalig, etwa zu einem ersten Erfassungszeitpunkt bei eintreten des Fluggeräts in den Erfassungsbereich der Positionseinheit, sondern wiederholt in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen immer wieder, so dass eine Nachverfolgung (Tracking) des Fluggeräts beim Anflug, bevorzugt bis zu seiner Landung, realisiert wird.
Alternativ oder zusätzlich zu den gerichteten Sensoren können auch weitere, ungerichtete Sensoren wie beispielsweise eine Weitwinkelkamera oder ein Radarsensor vorhanden sein. Der oder die ungerichteten Sensoren erlauben die Erfassung einer ungefähren Fluggeräteposition, mittels welcher die gerichteten Sensoren die Fluggeräteposition schneller ermitteln können.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die gerichteten Sensoren beispielsweise zwei, drei oder vier LIDAR-Sensoren, welche mit einer Weitwinkelkamera als ungerichtetem Sensor zusammenwirken. Eine Auswertung der von der Weitwinkelkamera erfassten Bilddaten liefert dann eine ungefähre Position eines anfliegenden Fluggeräts. Insbesondere kann hierdurch die Richtung zum Fluggerät recht genau bestimmt werden. Eine genauere Positionsbestimmung scheitert an der nur ungenau aus den Bilddaten ableitbaren Entfernung. Dennoch erleichtert und beschleunigt die ungefähre Position in dieser Ausführungsform das Erfassen des Fluggeräts mittels der LIDAR-Sensoren, da diese anhand der ungefähren Position bereits grob auf das Fluggerät ausgerichtet werden können, besonders im Azimut, so dass die LIDAR-Sensoren das Fluggerät direkt oder nach nur kurzem abscannen eines vergleichsweise engen Winkelbereichs erfassen können. Die von der Positionseinheit bestimmte Position des Fluggeräts wird, in bevorzugten Ausführungsformen durch Differenzielle GPS (DGPS) Daten weiter in ihrer Genauigkeit verbessert. Die DGPS-Daten werden hierbei bevorzugt, beispielsweise durch die Zentraleinheit, aus Vergleich von GPS-Daten einer stationären, zur Anordnung gehörigen GPS-Einheit mit vom Fluggerät übermittelten, durch einen bordgestützte GPS-Einheit aufgenommenen GPS-Daten gewonnen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung ist die Anordnung in eine Bodenstation integriert, welche in einer einfacheren Ausführungsform als eine Empfangsstation mit einer Anordnung umfassend eine Zentraleinheit und eine Fördertechnik zum Befördern von Nutzlasten von der Landefläche zum Lagerbereich. Hierzu wird bevorzugt eine simple Fördertechnik in Form einer Seilanordnung eingesetzt. In einer Ausführungsform, welche sich für ein Vertriebszentrum eignet, umfasst die Anordnung der Bodenstation weiterhin einen Kontrollraum, von dem aus eine Landefläche überblickbar ist, sowie einer Fördertechnik in Form eines Förderbandes und einen Nutzlastlagerraum, welcher einen geschützten Raum für den Lagerbereich der Anordnung bereitstellt.
Bevorzugte Ausführungsformen sowohl einer Paketempfangsstation als auch einer Verteilerstation umfassen weiterhin eine Positionseinheit mit den vorbeschriebenen Merkmalen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beladen eines unbemannten Fluggerätes werden zunächst durch die Zentraleinheit an die Fördertechnik gemeldet, wenn eine Nutzlast im Lagerbereich bzw. am oder auf dem dortigen Ende der Fördertechnik zum Verladen bereitsteht. Die Fördertechnik quittiert diese Anweisung und transportiert die Nutzlast zur Förderendposition. Von dort wird sie in das Fluggerät geladen, entweder dadurch, dass das Fluggerät selbst die Ladung am Förderendpunkt aufnimmt, oder mithilfe einer Ladeinfrastruktur beispielsweise in Form eines Roboterarms oder eines fahrbaren Roboters. In bevorzugten Ausführungsformen wird dem Fluggerät von der Anordnung während des oder im Anschluss an das Einladen eine Ziel oder eine Zielposition mitgeteilt, bei der es sich etwa um eine andere Bodenstation handeln kann.
Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Entladen einer Nutzlast aus einem Fluggerät meldet dieses seinen Anflug auf die Anordnung durch eine Mitteilung an die Zentraleinheit an, woraufhin es eine Soll-Landeposition zugeteilt bekommt, sofern die Landefläche frei ist oder dort zumindest noch genügend Platz für eine sichere Landung vorhanden ist. Bevorzugt wird die Fluggeräteposition bei dessen Anflug mit Hilfe einer Positionseinheit der Anordnung bestimmt und kontinuierlich verfolgt, bis es gelandet ist. In jedem Fall wird eine Ist-Landeposition bestimmt und der Fördertechnik und/oder einer Ladeinfrastruktur mitgeteilt.
Anschließend wird die Nutzlast vom gelandeten Fluggerät an eine Förderendposition der Fördertechnik der Anordnung gebracht, entweder dadurch, dass das Fluggerät an der Förderendposition landet und Nutzlast durch bordeigene Mittel auf diese ablädt, wo sie von der Fördertechnik übernommen und mit den Fördermitteln in den Lagerbereich befördert werden, oder in dem eine zusätzliche Ladeinfrastruktur die Nutzlast aus einer Transportvorrichtung des Fluggerätes entlädt und auf die Förderendposition bringt.
In bevorzugten Ausführungsformen dieses Entladeverfahrens wird eine Anordnung mit einer Positionseinheit eingesetzt, welche dem anfliegenden Fluggerät vor seiner Landung, um eine präzisere Landung zu ermöglichen, Informationen über seine gemessenen relative Position per Datenkommunikation zusenden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile vorliegender Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispielen. Diese sollen die Erfindung lediglich erläutern und in keiner Weise ein Ihrer Allgemeinheit einschränken.
Im Einzelnen zeigen

1A: Eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung.
1B: Eine schematische Darstellung der Kommunikation zwischen den Komponenten der erfindungsgemäßen Anordnung aus 1A.
2A: Eine Übersicht über die im Zuge der Kommunikation zwischen den Komponenten ausgetauschten Steuerkommandos in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
2B: Eine Abfolge von zwischen den Komponenten einer erfindungsgemäßen Anordnung ausgetauschter Kommandos im Zuge des Versenden eines Paketes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beladeverfahrens.
3A: Eine Fördertechnik einer erfindungsgemäßen Anordnung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform.
3B-F: Der Ablauf des Beförderns einer Nutzlast, in Form eines Paketes mit der Fördertechnik gemäß 3A.
4A: Eine Fördertechnik gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in Form eines Seilsystems.
4B-D: Der Ablauf des Verschiebens einer Nutzlast mittels der Fördertechnik aus 4A.
5: Schematische Zeichnung einer alternativen Fördertechnik mit Seilsystem ähnlich dem aus den 4A bis 4D.
6: Eine perspektivische Darstellung einer Positionseinheit mit vier LIDAR-Sensoren als gerichtete Erfassungsmittel beim Erfassen eines anfliegenden Multikopters.
7: Perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bodenstation in einer ersten bevorzugten Ausführungsform als Paketempfangsstation umfassend eine erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Seilsystem als Fördertechnik.
8A, B: Darstellungen einer erfindungsgemäßen Bodenstation in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform als Versendestation umfassend eine erfindungsgemäße Anordnung mit Zentraleinheit, Fördertechnik in Form eines Förderbandes und Positionseinheit.

In den 1A und 1B ist ein Überblick über das Gesamtsystems einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung als Teil einer Infrastruktur-Kette zum Be- und/oder Entladen eines Fluggeräts gezeigt. 1A illustriert schematisch die Komponenten der Anordnung 1 aus Positionseinheit 2, Förder- bzw. Zuführtechnik 3 in Form eines Förderbandes mit auf Schienen 35 verfahrbarem Paketgreifer 34, Zentraleinheit 4, fahrbarem Laderoboter 5. Die Komponenten 2, 3 und 5 der Anordnung 1 werden über die Zentraleinheit 4, welche die zentrale Ablaufsteuerung übernimmt, koordiniert um eine Nutzlast 9 aus einem Fluggerät in Form eines autonomen Multikopters 8 aus- oder in dieses einzuladen. 1B illustriert die Kommunikation zwischen den Komponenten 2 - 5 der Anordnung 1. Die Zentraleinheit 4 kommuniziert drahtgebunden mit der Fördertechnik 3, der Positionseinheit 2 sowie der Bodenstation 100, in welche die Anordnung integriert ist. Die Funktionen der Bodenstation 100, etwa eine dort installierte Kamera 110, werden ebenfalls von der Zentraleinheit 4 gesteuert bzw. überwacht.
Die 2 illustrieren den Inhalt der zwischen den Komponenten 2 - 4 der Anordnung 1 ablaufenden Kommunikation gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung. 2A zeigt tabellarisch die Elemente und Ihre Kürzel und Aufgaben, 2B die zwischen den Komponenten ausgetauschten Kommandos für das Beispiel des Absendens eines Paketes 9.
Die 3A - F zeigen Details der Fördertechnik 3 der erfindungsgemäßen Anordnung nach 1A. Wie dort zu sehen, ist der Paketgreifer 34 mittels der Schienen 36 entlang eines Teils des Förderbandes 32 verfahrbar und umfasst zwei verschwenkbare Greifarme 341 mit denen er quaderförmige Nutzlasten, insbesondere also Pakete, beidseitig klammerartig greifen und vom Förderband 32 auf den Förderendpunkt 31 verschieben kann oder umgekehrt. Das Förderband führt vom, hier nur angedeuteten, Nutzlast-Lagerbereich 39 zum Förderendpunkt 31 und erlaubt es Nutzlasten in beiden Richtungen zwischen beiden Enden des Förderbandes 32 zu transportieren. In den 3B - 3F ist beispielhaft die Beförderung eines Pakets 9 vom Lagerbereich 39 bis zum Förderendpunkt 31 gezeigt.
Die 4A - 4D illustrieren eine alternative Fördertechnik mit der an einem beliebigen Punkt der Landefläche 7 abgelegte Nutzlasten 9 von dieser herunter transportiert werden können. In der dort gezeigten Ausgestaltung umfasst diese einen Grundrahmen 30 aus vier Schienen 303. Auf zwei gegenüberliegenden Schienen 303r, 303l sind verfahrbare Schlitten 351 montiert, welche Umlenkpunkte für das Förderseil 35 tragen. Ein weiterer, fester Umlenkpunkt 350 findet sich an einem Eckpfosten. An einem zu diesem benachbarten Eckpfosten 352 ist ein Ende des Förderseils 35 festgelegt, das andere kann auf die Winde 37a aufgewickelt oder von dieser abgerollt werden. Mittels der Seilwinde ist das Förderseil von der in 4A zu sehenden ersten Konfiguration, in der es an drei Seiten der Landefläche 7 entlangverläuft, in die in 4D gezeigte eine zweite Konfiguration überführbar, in der das Seil entlang oder in der Nähe der vierten Seite der Landefläche verläuft.
Beim Übergang von der ersten in die zweite Konfiguration überstreicht das Förderseil 35 die gesamte Landefläche 7 und kann so wie in den 4B - D schrittweise illustriert, ein darauf liegendes Paket 9 von dieser herunter oder zu einer in der Landefläche vorhandenen Paketöffnung, welche durch eine Falltür verschlossen sein kann, verschieben. Mittels der Rückholseile 38 und der Seilwinden 37b kann das Förderseil 35 wieder von der zweiten in die erste Konfiguration überführt werden. Grundsätzlich kann auch dabei ein Paket auf der Landefläche 7 verschoben werden, etwa zu einer zweiten Paketöffnung.
5 zeigt eine abgewandelte Version der Zuführtechnik aus den 4, bei der das Förderseil 35 mit beiden Enden auf zwei auf den Schienen des Grundrahmens 30 fahrenden Schlitten 302 befestigt ist. Mittels einer, optional wie durch die Pfeile angedeutet verschwenkbaren, Leitplanke 301 kann die Nutzlast in Richtung einer der Ecken der Landefläche 7 geleitet werden, wo beispielsweise eine Falltür 79 in einer zu einer Paketrutsche oder dergleichen führenden Öffnung positioniert sein kann. Die Schlitten 302 können auch durch in den beiden betroffenen Schienen integrierte Linearantriebe bewegt werden oder sind alternativ selbstbewegt, also haben integrierte Motoren, bevorzugt aber eine externe Energieversorgung. Statt eines (flexiblen) Seils 35 kann in dieser Ausführungsform auch eine (rigide) Stange verwendet werden.
6 zeigt in perspektivischer Ansicht eine bevorzugte Ausgestaltung einer Positionseinheit 2 umfassend zwei gekreuzten Schienen 25 an deren Enden Sensoreinheiten 24 mit jeweils einer in Azimut und Höhe schwenkbaren LIDAR-Sensoren befestigt sind, welche jeweils einen sehr engen, in etwa strahlförmigen, Sicht- oder Erfassungsbereich aufweisen. Zentral im Kreuzungspunkt der Schienen ist eine nach oben gerichtete Weitwinkelkamera 23 angebracht, aus deren Bilddaten eine ungefähre Position des Fluggeräts 8 gewonnen wird. Anhand dieser Grobposition werden die LIDAR-Sensoren ausgerichtet und erfassen, u.U. nach kurzem Scan, das anfliegende Fluggerät 8. Aus den dabei jeweils eingenommenen Schwenkwinkeln und der bekannten Position der jeweiligen Kamera kann durch Triangulation die Position des Fluggeräts 8 bestimmt und auch kontinuierlich verfolgt werden. Die Positionseinheit 2 meldet die Position an die Zentraleinheit 4, welche sie dem Fluggerät kommunizieren kann. In anderen, dezentraler organisierten Ausgestaltungen wäre es auch möglich, dass die Positionseinheit 2 direkt mit dem Fluggerät 8 in Datenkommunikation tritt, um die ermittelte Position mitzuteilen. Besonders bei einer kontinuierlichen Verfolgung (Tracking) des Fluggeräts 8, z.B. vom ersten Einfliegen in den Erfassungsbereich der Kameras 21 bis zur Landung würde dies die Zentraleinheit entlasten.
7 stellt in perspektivischer, teilaufgeschnittener Ansicht eine als Nutzlastempfangsstation dienende einfache Bodenstation 100 mit einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 dar umfassend eine Fördertechnik 3 ähnlich der in 5 gezeigten. Das Förderseil 35 der Fördertechnik 3 kann die auf dem hinteren Teil der Oberseite des Stationsgebäudes 101 vorgesehene Landefläche 7 überstreichen um ein Paket 9, gegebenenfalls geführt durch Leitplanken 301, zu einer mit der Falltür 106 verschlossenen Öffnung zu schieben, wo das Paket 9 durch einen Schacht 104 in einen Paketsammelbehälter 105 fällt, welcher den Lagerbereich 39 der erfindungsgemäßen in die Bodenstation 100 integrierten Anordnung 1 darstellt.
Das Stationsgebäude 101 könnte etwa eine Garage oder ein Gartenhaus mit Flachdach sein, welches mithilfe der erfindungsgemäßen Anordnung zu einem „Drohnenbriefkasten“ erweitert wird.
Die 8A und 8B zeigen eine Bodenstation 100 mit der erweiterten Funktionalität eines Verteilerzentrums. Auf der Oberseite 107 des Stationsgebäudes findet sich eine Landefläche 7, daneben Räume 103 für die Fördertechnik sowie 102 für einen fahrbaren Roboter. Die Landefläche 7 kann von dem Leitstand 108 aus überblickt werden und erlaubt so, einer Aufsichtsperson die Überwachung der Flugbewegungen und der Be- und Entladevorgänge.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
2: Positioniereinheit
21: LIDAR-Sensor
23: Weitwinkel-Kamera
24: Sensoreinheit
25: Schiene
3: Fördertechnik
31: Förderendposition
32: Förderband
33: Bandsteuerung
34: Paketgreifer
36: Paketgreiferschienen
30: Grundrahmen
35: Förderseil
350: fester Umlenkpunkt von 35
351: Schlitten mit Umlenkpunkt von 35
352: Festpunkt für 35
37a,b: Seilwinde
38: Rückholseil
39: Lagerbereich
4: Zentraleinheit
5: Laderoboter
7: Landefläche
79: Paketöffnung
8: Multikopter
9: Paket
100: Bodenstation
101: Stationsgebäude
102: Roboterraum
103: Fördertechnikraum
104: Paketschacht
105: Paketsammelbehälter
106: Falltür
107: Landefläche von 100
108: Leitstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9567081 [0006]
US 9650136 [0006]
US 20150158587 A1 [0006]
DE 112016007161 T5 [0008]
CN 105923163 A [0009]
US 20210142276 A1 [0010]
US 10730621 B2 [0011]
WO 2020144348 [0014]
CN 106184757 A [0015]
CN 210735590 U [0016]
CN 111453403 A [0017, 0018]
CN 213958107 U [0018]
WO 2021183453 A1 [0019]
CN 114803420 A [0020]

Claims

Anordnung zum automatisierten Be- und/oder Entladen einer Nutzlast in ein bzw. aus einem an einer Landeposition innerhalb einer Landefläche (7) gelandeten Fluggerät (8), umfassend: - eine Fördertechnik (3) mit Fördermitteln zum Befördern der Nutzlast (9) zwischen einer Förderendposition (31) und einem Lagerbereich (39), und - eine Zentraleinheit (4) zur Koordination von Be- und Entladevorgängen unter Kommunikation mit der Fördertechnik (3) und ggf. weiteren Komponenten (2, 5) der Anordnung (1) sowie dem Fluggerät (8), wobei eine Datenverbindung zwischen der Zentraleinheit (4) und den Komponenten (2, 3, 5) und/oder dem Fluggerät (8) besteht, wobei die Anordnung (1) dazu vorbereitet ist, die Nutzlast (9) beim Entladen von dem Fluggerät (8) zu übernehmen oder aus dem Fluggerät (8) auszuladen und von der Förderendposition (31) unter Verwendung der Fördertechnik (3) und gegebenenfalls weiterer Komponenten (5) zu dem Lagerbereich (39) zu befördern, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1) in der Lage ist, die Nutzlast von einer beliebigen Landeposition innerhalb der Landefläche (7) zu dem Lagerbereich (39) zu verbringen.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei sie weiterhin dazu vorbereitet ist, zum Beladen die Nutzlast (9) durch die Fördertechnik (3) von dem Lagerbereich (39) zur Förderendposition (31) zu befördern und dort an das Fluggerät (8) zu übergeben oder von dort in das Fluggerät (8) zu laden.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sie dadurch in der Lage ist, die Nutzlast an einer beliebigen Landeposition innerhalb der Landefläche in das Fluggerät (8) zu laden oder aus diesem auszuladen, dass die Förderendposition (31) der Fördertechnik (3) variabel ist, insbesondere die Landetechnik ein Förderband (32) mit einem verfahrbaren Ende umfasst, und/oder eine Ladeinfrastruktur (5) vorhanden ist, welche die Nutzlast, insbesondere selbsttätig, zwischen der Förderendposition (31) und der Landeposition zu verbringen vermag,
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Positionseinheit (2) mit Positionserfassungsmitteln (21) zum Erfassen und Bestimmen einer Position des sich innerhalb eines Erfassungsbereichs der Positionserfassungsmittel (21) befindenden, an- oder abfliegenden oder gelandeten Fluggeräts (8), wobei die Anordnung (1) weiterhin dazu vorbereitet ist, beim Anflug des Fluggeräts (8) mittels der Positionserfassungmittel (21) eine relative Fluggerätposition zu erfassen und diese über eine Datenverbindung an das Fluggerät (8) zu melden um diesem eine höhere Anflug- und Landegenauigkeit zu ermöglichen, wobei insbesondere eine Genauigkeit der ermittelten relativen Position des Fluggeräts (8) durch aus einem Vergleich von durch die Zentraleinheit (4) erfasster Anordnungs-GPS-Daten und durch das Fluggerät (8) erfasster Fluggeräts-GPS-Daten gewonnene Differenzielle GPS-Daten erhöht wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung (1) eine Ladeinfrastruktur (5) in Form eines Roboterarms oder eines fahrbarer Roboters (5) umfasst, der dazu vorbereitet ist, die Nutzlast (9) selbsttätig in eine Nutzlasttransportvorrichtung (81) des gelandeten Fluggeräts (8) ein oder aus der Nutzlasttransportvorrichtung (81) auszuladen, wobei der Roboterarm und oder der fahrbare Roboter (5) insbesondere eine Transportgabel mit zwei oder mehr, bevorzugt vier, fünf oder sechs, Zinken aufweist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zentraleinheit (4) umfasst: - eine Zentraleinheitsteuerung (42) mit einem oder mehreren Mikrocontrollern, - eine GPS-Einheit (44) zur Bestimmung einer absoluten Position.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fördertechnik (3) umfasst: - ein Förderband (32) mit einem ersten Ende, welches am oder im Lagerbereich liegt und einem zweiten Ende an der Förderendposition (31) und - eine Bandsteuerung (33), und - einen Nutzlastgreifer (34), wobei die Bandsteuerung (33) das Förderband (32) und den Nutzlastgreifer (34) steuert, insbesondere unter Einsatz einer speicherprogrammierbaren Bandsteuerung (33).
Anordnung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Fördertechnik umfasst: - eine Steuerung (33), und - ein Förderseil (35), wobei das Förderseil (35) von einer ersten Konfiguration, in der es zumindest teilweise entlang eines Randes der Landefläche (7) der Anordnung (1) gespannt ist in eine zweite Konfiguration überführbar ist, wobei das Förderseil (35) weiterhin während des Überführens von der ersten in die zweite Konfiguration die Landefläche (7) zumindest teilweise überstreicht und eine dort abgelegte Nutzlast (9) zum Rand der Landefläche (7) schiebt, wobei dies insbesondere dadurch erreicht wird, dass das eine oder beide Enden des Förderseils (35) auf eine Winde aufwickelbar ist/sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Positionserfassungsmittel (21) der Positionseinheit (2) umfassen: - zwei oder mehr, bevorzugt drei oder mehr insbesondere genau vier, Sensoren (21) zum Erfassen von Daten des Fluggeräts aus denen eine Richtung von dem Sensor zum Fluggerät ermittelbar ist, wobei die Sensoren bevorzugt Lidar-Sensoren (21) sind, und - eine Auswerteeinheit (22) mit mindestens einem Mikrocontroller zum Verarbeiten der von den Sensoren (21, 23) erfassten Daten und Bestimmen der Fluggerätposition (8) mittels Triangulation - wobei bevorzugt weiterhin eine Kamera (23) mit Bildauswertemitteln zum Bestimmen einer ungefähren Position des Fluggeräts (8) vorhanden ist, wobei die ungefähre Position die, insbesondere azimutale, Ausrichtung der Sensoren (21) auf das Fluggerät (8) ermöglicht oder erleichtert.
Bodenstation (100) umfassend: - Ein Stationsgebäude (101) mit einem Nutzlastlagerraum (105), und - eine in das Stationsgebäude (101) integrierte Anordnung (1) gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche mit einer Landefläche (7) für Fluggeräte (8), wobei der Lagerbereich (39) der Anordnung (1) in dem Nutzlastlagerraum (105) der Bodenstation (100) liegt oder mit diesen übereinstimmt, und die Anordnung (1) zumindest dazu vorbereitet ist, eine in der Landefläche (7) abgelegte Nutzlast (9), insbesondere ein Paket, mittels der Fördertechnik (3) in den Nutzlastlagerraum (105) zu verbringen.
Bodenstation nach dem vorhergehenden Anspruch, weiterhin umfassend eine Falltür (106), welche eine von der Landefläche (7) zu dem Nutzlastlageraum (105) führende Öffnung verschließt oder verschließen kann.
Bodenstation nach einem der vorhergehenden Bodenstations-Ansprüche, wobei sie auch zum Beladen eines unbemannten Fluggeräts (8) geeignet ist, indem die Anordnung (1) über eine Fördertechnik (3) verfügt, mit welcher eine Nutzlast aus dem Nutzlastlagerraum (105) zu der Landefläche (7) verbringbar ist.
Bodenstation gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zusätzlich ein Kontrollraum (104) vorhanden ist, aus dem aus die Landefläche (7) überblickt werden kann und die Fördertechnik (3) ein Förderband (32) umfasst, dessen Förderendposition (31) unmittelbar neben der Landefläche (7) liegt.
Verfahren zum Beladen eines an einer beliebigen Landeposition innerhalb einer Landefläche gelandeten Fluggeräts unter Verwendung einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1-9, umfassend die Schritte a) die Zentraleinheit (4) teilt der Fördertechnik (3) mit, dass im Lagerbereich (39) eine Nutzlast (9) bereit steht, und weißt sie an, diese zur Förderendposition (31) zu befördern, b) die Fördertechnik (3) quittiert die Anweisung der Zentraleinheit (4) und führt sie aus, c) die Nutzlast (9) wird in das Fluggerät (8) geladen, insbesondere durch eine Ladeinfrastruktur (5) der Anordnung (1) d) optional wird dem Fluggerät (8) eine genehmigte Flugroute und eine Zielposition mitgeteilt.
Verfahren zum Ausladen einer Nutzlast aus einem an einer beliebigen Landeposition innerhalb einer Landefläche gelandeten Fluggerät unter Verwendung einer Anordnung gemäß Anspruch 2, umfassend a) auf eine Meldung des anfliegenden Fluggerätes (8) und oder das automatische Erfassen des Fluggerätes beim Einfliegen in den Erfassungsbereich der Anordnung (1) hin, Bestimmen einer Position des Fluggerätes und Meldung derselbigen an das Fluggerät, b) Zuteilung einer Soll-Landeposition des Fluggeräts (8) und Übermittlung derselben an dieses, c) nach der Landung des Fluggerätes (8) auf der Landefläche (7), Bestimmung einer Ist-Landeposition des Fluggerätes (8) und Mitteilung derselben an die Fördertechnik und/oder eine Ladeinfrastruktur (5), d) Ausladen der Nutzlast aus dem Fluggerät, insbesondere durch eine Ladeinfrastruktur (5), und e) Übergabe der Nutzlast an die Fördertechnik (3) an der Förderendposition (31) durch das Fluggerät (8) oder gegebenenfalls die Ladeinfrastruktur (5), f) Befördern der Nutzlast durch die Fördertechnik (3) in den Lagerbereich (39).