DE4031465A1 - Fernsteuerbare vorrichtung zur aufnahme von informationen im luftraum - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine fernsteuerbare Vorrich­ tung zur Aufnahme von Informationen im Luftraum, insbeson­ dere zur Aufnahme von Luftbildern, in Art eines fernsteuer­ baren Hubschraubers oder dgl., mit einem entsprechenden Flugantrieb mit Rotor, Getriebe, Treibstoffquelle, Steuerungseinrichtungen und einer Bildaufnahmeeinrichtung mit Übertragungsmitteln zur traglosen Übertragung der auf­ genommenen Bilder zum Boden.

Es gibt eine Reihe von Einsatzfällen, in denen es wün­ schenswert ist, mittels fernsteuerbarer umbenannter Flugge­ räte, z. B. Luftaufnahmen zu machen. Dabei ist es zum Teil wünschenswert, diese Fluggeräte möglichst klein zu gestal­ ten, nicht zuletzt um sie auch in extreme Positionen ein­ setzen zu können. Ein derartiger aus dem Modelflugbau ge­ leiteter Kleinhubschrauber ist in der DE 30 30 375-A1 of­ fenbart. In dieser Literaturstelle ist ein Hubschrauber mit Kameraträger beschrieben mit Besonderheiten der Kame­ raaufhängung mittels einer elastischen Lagerung. In allge­ meiner Form zeigt diese Druckschrift auch die Möglichkeit, die von der im Fluggerät befindlichen Kamera aufgenommenen Bilder über einen Sender einer Bodenantenne zuzuleiten, um sie dort auf einem Fernsehmonitor sichtbar zu machen. Gat­ tungsbildend geht die vorliegende Erfindung von dieser DE 30 30 375 aus.

Es gibt weitere Veröffentlichungen, die sich mit Problem­ kreisen befassen, die im Umfeld der vorliegenden Erfindung liegen. So offenbart die DE 26 20 699-A1 ein Fernsehlenk­ system für Flugkörper, wobei dort horizontal Panoramabil­ der in vertikale Bildsegmente zerlegt werden. In der DE 34 17 917 ist ein herkömmliches Sportflugzeug beschrieben mit besonderen Kameraanordnungen seitlich unterhalb der Pilo­ tenkanzel. Die DE 36 14 159-A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildaufnahme eines Objektes in Zeilen und betrifft insbesondere die Bildaufnahme von Sa­ telliten, die die Erdoberfläche abtasten, während die DE 36 24 608 ein Verfahren und eine Anordnung zur automati­ schen Steuerung von Luftbildaufnahmekameras offenbart.

Ein Problem der vorbekannten Lösungen, insbesondere der Lösung nach der gattungsbildenden DE-OS 30 30 375 besteht darin, daß diese nur bedingt für einen vielseitigen Ein­ satz geeignet sind. Sie können in der Regel nur für Stand­ fotografien eingesetzt werden, nicht aber für bewegte Bil­ der guter Qualität.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der unter Beibehaltung einer möglichst kompakten Bauweise eine optimale Informations- und Datenerfassung im Luftraum und einer Weitergabe der Daten gewährleistet wird, wobei die Erfindung insbesondere auf die Vielseitigkeit des Ein­ satzes einer entsprechenden gattungsgemäßen Vorrichtung ab­ stellt.

Mit einer fernsteuerbaren flugfähigen Vorrichtung der ein­ gangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfin­ dung durch eine Einrichtung zur Digitalisierung von aufge­ nommenen Bildern und Daten gelöst, wobei die Übertragungs­ einrichtung an die Übertragung von digitalisierten Daten und Bildinformationen angepaßt ist.

Mit der Erfindung werden eine Fülle von Vorteilen er­ reicht. So beschränkt sich die Erfindung nicht auf der rei­ nen Aufnahme von Fernsehbildern und deren Übertragung, vielmehr lassen sich Kleinmeßgeräte einsetzen, die entspre­ chende Daten anderer Art aufnehmen können, so beispiels­ weise Fotoionisationsdetektoren, Gaschromatographen, Gei­ gerzähler, Kleinstradargeräte, Echolote, Metalldetektoren, Ultraschall-, Infraschall- oder Infrarotgeräte, Vermes­ sungsgeräte und dgl. mehr.

Ebenso wie im Stand der Technik bereits vorbeschrieben, kann hier ein Kamerabild erzeugt werden und auf einem Empfangsmonitor sichtbar gemacht werden. Darüber hinaus macht es die Erfindung aber auch möglich über kleinbauende Videokameras ein bewegtes Bild permanent an eine Bodensta­ tion zu senden, wobei vorgesehen sein kann, digitalisierte Meßwerte beispielsweise im Flugkörper selbst sichtbar zu machen und über Videokameras die sichtbar gemachten Meßwer­ te digital weiter zu verarbeiten.

Die Erfindung sieht auch vor, zwei in ihrer Lage zueinan­ der und in ihrer Lage relativ zum Flugantrieb veränderbare elektronische Datenaufnahmeeinrichtung und/oder Kameras vorzusehen. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, besonders komplexe Messungen vornehmen zu können, wobei beispielsweise einer Bildinformation eine weitere Um­ gehungsinformation aus der Luft, etwa wie Temperatur, Luft­ feuchtigkeit und dgl. zugeordnet werden kann. Zwei räum­ lich voneinander getrennte Aufnahmen von Kameras ermögli­ chen vergleichsweise einfache dreidimensionale Bilder.

Die Erfindung sieht auch vor, daß zusätzliche Aufnahmen bzw. Halterungen für weitere Nutzlasten vorgesehen sind, wobei die Nutzlasten erfindungsgemäß insbesondere als Vi­ deo- und/oder Foto- und/oder TV-Kameras, als Nachtsichtge­ räte und/oder Tonaufzeichnungs- und/oder Tonwiedergabe- und/oder Tonübertragungsgeräte, als Telekommunikations­ schalt- und/oder relaisstation, als Lenk-, Leit- und/oder als Zielsteuerungsanlagegerät mit balistischer Funktions­ weise ausgebildet sein können.

Mit zusätzlichen Einrichtungen, wie oben angegeben ist, ist es möglich, sogenannte Midi- u. Modem-Funktionen oder Analog-Digital-Wandlerdaten per Funk z. B. in einer D2Mac- Technik zum Empfänger zu übermitteln und dort z. B. in di­ rekter Verbindung mit einem Computer oder einem Kommunika­ tionssystem weiterzuverarbeiten oder weiter zu leiten. Die Erfindung eröffnet auch die Möglichkeit, die Daten über Te­ lefonverbindungen, z. B. über das C3-Netz flächendeckend an die Informationsverbraucher zu übermitteln oder per Modem in ein externes Computersystem zu übertragen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Flugvorrichtung einschließ­ lich aller Nutzlasten in Leichtbauweise derart ausgeführt ist, daß das Gerät im einsatzbereiten Zustand ein Gewicht aufweist, welches unterhalb von 20 kg liegt. Diese Leicht­ bauweise ermöglicht nicht zuletzt, das Gerät ohne speziel­ le Zulastung zu betreiben, d. h. es macht es auch für In­ dustriebetriebe und Privatpersonen attraktiv.

Als Einsatzgebiete der erfindungsgemäßen Vorrichtung seien hier einige Beispiele genannt. So kann die Erfindung im Hoch-/Tiefbau eingesetzt werden, etwa um Bauwerke zu über­ wachen oder zu überprüfen, auf dem Gebiet der Vermessungs­ technik des Luftbildgewerbes, der Überwachung der Aufklä­ rung der Geländeexploration als Datenrelaisstation, als für die Datenfernübertragung in der Film- und TV-Branche, in Katastrophenfällen zur Brandbekämpfung und dgl. mehr.

Die Erfindung sieht auch eine Schwenkeinrichtung zum Bewe­ gen wenigstens einer der am Bord befindlichen Kameras und/oder Datenaufnahmeeinrichtungen relativ zur Vorrichtung während des Flugbetriebes vor.

Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung macht es möglich, z. B. bei einem im wesentlichen in der Fläche sich bewegen­ den Flugkörper auch die andere Raumachse messend zu erfas­ sen, d. h. die Flugvorrichtung selbst muß nicht zwingend den gewünschten Meßpositionen folgen. Dies kann auch durch die Meßeinrichtungen wenigstens teilsweise erfindungsgemäß übernommen werden.

Je nach Einsatzgebiet kann es sinnvoll sein Datenträger auswechselbar am Flugkörper anzubringen, wobei die Daten­ träger beispielsweise abwerfbar angeordnet sein können. Hierzu sieht die Erfindung eine entriegelbare Halteeinrich­ tung von Nutzlasten vor, wie beispielsweise an Fallschir­ men angebrachte Video- oder Tonkassetten und/oder entspre­ chende andere Datenträger.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine stark vereinfachte Darstellung der Seitenan­ sicht eines Fluggerätes gemäß der Erfindung und in

Fig. 2 eine symbolische Einsatzsituation der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung.

Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung ist hier in Art eines Hubschraubers dargestellt, ohne daß die Erfin­ dung auf eine derartige Gestaltung eines Fluggerätes be­ schränkt wäre.

An einem mit 2 bezeichneten Rahmen ist ein Motor 3 mit Ge­ triebe 4 angeordnet, die den Hauptrotor 5 und den Heckro­ tor 6 treiben.

Zum Betrieb des Motors 3 ist ein Tank 7 vorgesehen, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, daß hier auch andere, z. B. elektrische Antriebe vorgesehen sein können.

Zur Bordversorgung von elektrischer Energie ist am Rahmen 2 ein Akkumulator 8 angeordnet mit den elektronischen Schaltungen, die mit 9 bezeichnet sind. Wie im übrigen alle anderen Elemente in der Figur sind diese nur symbo­ lisch angedeutet.

Im stirnseitigen Bereich des Fluggerätes 1 sind Steuerele­ mente 10 vorgesehen, eine Empfangs- und Sendeanlage 11 und ein mit 12 bezeichnetes Datenaufnahmegerät, beispielsweise eine Vidokamera, mit einem Aufnahmelinsensystem 13. Die zur Datenübertragung notwendige Antenne ist mit 14 bezeich­ net. Eine bespielte, d. h. mit Daten versehene Kassette 15 kann ausklinkbar am Rahmen 2 angeordnet sein, was mit dem Pfeil 16 angedeutet ist.

Als Beispiel für einen möglichen Flugantrieb, kann der hier dargestellte Motor 3 mit bleifreiem Benzin betrieben werden, das Getriebe 4 weist die übliche Ritzelanordnung zur Übersetzung/Untersetzung vom Motordrehzahl zum Hauptro­ tor 5 und zum Heckrotor 6 auf. Bei den Rotorblättern han­ delt es sich bei dem Hauptrotor um GFK-Blätter mit S- Schlagprofil. Der Heckrotor kann als Ganzmetallheckgetrie­ be mit Kugellagern ausgeführt sein.

Werden beispielsweise Bilder übertragen, so kann der Bild­ sender, hier allgemein mit 11 bezeichnet, mit folgenden Werten ausgeführt werden:

Frequenz 1,2 GHz, RF-output mind. 400 mW Spannungsversor­ gung 12 V, Gewicht 300 g bei einer als Beispiel angenomme­ nen Größe von 24·864 mm, wobei die Übertragung in Farbe oder schwarz-weiß erfolgen kann, bei einer Frequenzstabili­ tät von ±0,005%. Im dargestellten Beispiel kann die An­ tennenlänge 75 mm betragen.

Als Bildempfänger kann ein solcher mit 12 Volt betreibba­ rer mobiler Empfänger eingesetzt werden. Die Stromversor­ gung des Fluggerätes kann über einen Stromgenerator vom Antriebsmotor 3 getrieben werden oder über einen beispiels­ weise 12 Volt Akkumulator erfolgen.

Als Beispiel einer möglichen Videokamera 12 sei hier eine Chipkamera angegeben mit einem Kamerakopf von 17 mm Durch­ messern mit 48 mm Länge. Die Auflösung liegt dabei bei 575 · 430 Linien mit einer Versorgungsspannung von 12 V DC. Wei­ tere Merkmale der Kamera können sein, daß diese einen auto­ matischen Weißabgleich aufweist, mit einem elektronischen Shutter mit orginalgetreuer Bildaufnahme ohne geometrische Verzerrung mit abgesetztem Steuerteil, welches im darge­ stellten Beispiel im Installationsblock 11 untergebracht sein kann.

In Fig. 2 ist eine Einsatzmöglichkeit als Beispiel darge­ stellt, wobei dort das Fluggerät 1 als Hubschrauber symbo­ lisch wiedergegeben ist.

Die Meßleitstrahlen, dort mit 17, 18, 19 und 20 bezeich­ net, sollen symbolisieren, daß eine Gasanalyse (Meßstrahl 17), eine Temperaturanalyse (Meßstrahl 18) eine Bildaufnah­ me eines ruhenden Objektes (Meßstahl 19) und eine Bildauf­ nahme eines bewegten Objektes (Meßstrahl 20) vorgenommen werden kann. Diese Informationen werden einem Empfangssy­ stem, allgemein mit 21 bezeichnet, übermittelt, das die einzelnen Daten trennen und beispielsweise unterschiedli­ chen Datenverbrauchern zuführen kann, die hier durch Moni­ tore 22-25 angedeutet sind. Symbolisiert ist auch, daß über dieses Empfangssystem 21 die Daten, wie z. B. dem Tele­ fonnetz zugeleitet werden können und das mit 26 angegeben ist.

Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Er­ findung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So ist die Erfindung insbeson­ dere nicht auf auf ein hubschrauberähnliches Fluggerät be­ schränkt. Hier können auch Flugzeuge mit Propellerantrieb oder Impellerantrieb vorgesehen sein, ebenso wie ein Düsen­ antrieb oder ein segelbares, antriebsloses Fluggerät.

Claims (9)

1. Fernsteuerbare Vorrichtung zur Aufnahme von Informationen im Luftraum, insbesondere zur Aufnahme von Luftbildern in Art eines fernsteuerbaren Hubschraubers oder dgl., mit ei­ nem entsprechenden Flugantrieb mit Rotor, Getriebe, Treib­ stoffquelle, Steuerungseinrichtungen und einer Bildaufnah­ meeinrichtung mit Übertragungsmitteln zur traglosen Über­ tragung der aufgenommenen Bilder zum Boden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9, 11) zur Aufnahme, Speicherung und/oder Digitalisierung von aufgenommenen Bildern und Daten, wobei die Übertragungseinrichtung (14) an die Übertragung von di­ gitalisierten Daten und Bildinformationen angepaßt ist.

2. Vorrichtung zur Aufnahme von Informationen im Luftraum, insbesondere zur Aufnahme von Luftbildern in Art eines fernsteuerbaren Hubschraubers oder dgl., mit einem entspre­ chenden Flugantrieb mit Rotor, Getriebe, Treibstoffquelle, Steuerungseinrichtungen und einer Bildaufnahmeeinrichtung mit Übertragungsmitteln zur traglosen Übertragung der auf­ genommenen Bilder zum Boden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9, 11) zur Aufnahme, Speicherung und/oder Analogisierung von aufgenommenen Bildern und Daten, wobei die Übertragungseinrichtung (14) an die Übertragung von analogisierten Daten und Bildinformationen angepaßt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens zwei in ihrer Lage zueinander und in ihrer Lage relativ zum Flugantrieb veränderbare elektronische Daten­ aufnahmeeinrichtung (12) und/oder Kameras.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Aufnahmen für Einrichtungen für Nutzlasten vorgesehen sind, wobei die Nutzlasten insbesondere als Vi­ deo- und/oder Foto- und/oder TV-Kameras (12), als Nacht­ sichtgeräte und/oder Tonaufzeichnungs- und/oder Tonwieder­ gabe- und/oder Tonübertragungsgeräte, als Telekommunika­ tionsschalt- und/oder Relaisstation, als Lenk-, Leit- und/oder als Zielsteuerungsanlagegerät mit balistischer Funktionsweise und/oder als Datenmeß- und Analysegerät aus­ gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flugvorrichtung (1) einschließlich aller Nutz­ lasten (12, 15) in Leichtbauweise derart ausgeführt ist, daß das Gerät im einsatzbereiten Zustand ein Gewicht auf­ weist, welches unterhalb von 20 kg liegt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schwenkeinrichtung zum Bewegen wenigstens einer der an Bord befindlichen Kameras (12) und/oder Datenaufnahme­ einrichtungen relativ zur Vorrichtung während des Flugbe­ triebes.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer entriegelbaren Halteeinrichtung für Nutz­ lasten (15), wie beispielsweise an Fallschirme angebrachte Video- oder Tonkassetten oder dgl., ausgerüstet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Datenfernübertragung mit Satelliten- Verbindung.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluggerät mit einem Propellerantrieb, einem Impel­ lerantrieb oder antriebslos ausgebildet ist.