ES2601136T3 - Infraestructura y sistema de gestión móvil para vehículos aéreos no tripulados y métodos relacionados - Google Patents

Infraestructura y sistema de gestión móvil para vehículos aéreos no tripulados y métodos relacionados Download PDF

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ES2601136T3 ES14382252.6T ES14382252T ES2601136T3 ES 2601136 T3 ES2601136 T3 ES 2601136T3 ES 14382252 T ES14382252 T ES 14382252T ES 2601136 T3 ES2601136 T3 ES 2601136T3
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Enrique Juan Casado Magaña
David Scarlatti
Iván Maza Alcañiz
Fernando Caballero Benitez
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Abstract

Una infraestructura y sistema de gestión móvil para vehículo aéreo no tripulado (UAV) para control y gestión de uno o más vehículos aéreos no tripulados (UAV), caracterizado por que el sistema comprende: al menos una plataforma de aterrizaje para facilitar la disposición operativa del vehículo aéreo no tripulado; una pluralidad de radiobalizas para la localización del vehículo aéreo no tripulado con la infraestructura y sistema de gestión móvil para UAV; al menos una estación de mando y control para la comunicación entre la infraestructura y sistema de gestión móvil para UAV y el vehículo aéreo no tripulado; y al menos un vehículo terrestre no tripulado para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestión móvil para UAV en una primera área y, si es necesario, para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestión móvil para UAV en una segunda área.

Description

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DESCRIPCION
Infraestructura y sistema de gestion movil para vehnculos aereos no tripulados y metodos relacionados Campo de la divulgacion
La presente invencion se refiere en general a una infraestructura para el despliegue y operacion de un vehnculo aereo no tripulado (UAV) y, mas espedficamente, a metodos para el despliegue de una infraestructura y sistema de gestion movil para UAV en una o mas areas para facilitar la gestion de uno o mas vehnculos aereos no tripulados (UAVs).
Antecedentes
Las operaciones continuas en el tiempo con UAVs autonomos es un problema actual que todavfa debe ser resuelto. Actualmente, las misiones son manejadas con caros UAVs independientes desplegados en areas grandes que son lanzados desde una estacion de mando y control “permanente” dedicada a ello, teniendo los UAVs que volar de vuelta al lugar de lanzamiento para las operaciones de repostaje, recarga o reparacion antes de continuar con la mision que llevaban a cabo. La inmovilidad de la infraestructura de soporte de los UAV, es decir el lugar de lanzamiento, reduce drasticamente la eficiencia de operacion de los UAV y por lo tanto de las misiones llevadas a cabo ya que los UAV son incapaces de proporcionar una informacion detallada, proxima y continua desde un area particular.
Por lo tanto, las operaciones de los UAV actuales se basan en el uso de plataformas de despliegue y aterrizaje fijas que no proporcionan un soporte a largo plazo ni alargan la vida operativa a las misiones de los UAV, dado que dichos UAV se ven limitados por la necesidad de retornar al lugar de lanzamiento para las operaciones de repostado, recarga o de reparacion del equipamiento.
La infraestructura movil para vehnculos aereos no tripulados (UAV) y su sistema de gestion, ambos descritos en el presente documento, proporcionan una solucion para la gestion y operacion de uno o mas, es decir de “multiples”, UAV durante periodos de operacion mas extendidos en el tiempo proporcionando una infraestructura y sistema de gestion que dan soporte a la recogida y recarga de los UAV. Un metodo para desplegar senales de tierra para vehnculos roboticos se divulga en el documento EP 2 336 801 A2.
La infraestructura y sistema de gestion movil para UAV aqu descrito resuelve las limitaciones en las misiones de UAV actuales en terminos de la carga util y tiempo de operacion disponible de los UAV que operan en areas remotas u hostiles cuando no existe una infraestructura similar a un aeropuerto. La infraestructura y sistema de gestion movil para UAV descrita en el presente documento promueve la agrupacion de UAV, el uso de multiples UAV, y facilita la gestion de una flota mezclada de UAV en una forma eficiente mediante la asignacion de una plataforma de aterrizaje movil o desplazable y elementos de comunicacion y localizacion asociados para la gestion de la llegada y salida de uno o mas UAV, todo ello en base al trafico actual y a la disponibilidad de plataformas de lanzamiento/recuperacion.
Sumario
El objeto de la presente invencion, descrito en este documento, proporciona una solucion unica y flexible al despliegue de una infraestructura y sistema de gestion movil o portatil para dar soporte a operaciones de vehnculos no tripulados en multiples areas que pueden considerarse remotas u hostiles.
En una realizacion se describe un metodo para el despliegue de una infraestructura y sistema de gestion movil para vehnculos aereo no tripulado (UAV) para el control y gestion de uno o mas vehnculos aereos no tripulados (UAV), caracterizado por que el metodo comprende definir un primer area para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV; desplegar en el primer area definida, por medio de vehnculos terrestres no tripulados, la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV que incluye: una plataforma de aterrizaje para facilitar el despliegue operativo de los UAV; una pluralidad de radiobalizas para la localizacion de los vehnculos aereos no tripulados con la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV; y una estacion de mando y control para la comunicacion entre la infraestructura y sistema de gestion movil para uAv y el vehnculo aereo no tripulado; y, si es necesario, definir un segundo area para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV; y desplegar en el segundo area, por medio de vehnculos terrestres no tripulados, la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV.
En otra realizacion se describe una infraestructura y sistema de gestion movil para vehnculos aereos no tripulados (UAV) para mando y control de uno o mas vehnculos aereos no tripulados (UAV), caracterizado por que el sistema comprende una plataforma de aterrizaje para facilitar el despliegue operativo del vehnculo aereo no tripulado; una pluralidad de radiobalizas para la localizacion del vehnculo aereo no tripulado con la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV; una estacion de mando y control para la comunicacion entre la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV y el vehnculo no tripulado; y un vehnculo terrestre no tripulado para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV en un primer area y, si es necesario, para el despliegue de la
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infraestructura y sistema de gestion movil para UAV en un segundo area.
Estas y otras realizaciones se haran facilmente evidentes para los expertos en la tecnica a partir de la descripcion detallada incluida a continuacion sobre las realizaciones descritas que hacen referencia a las figuras adjuntas, no quedando limitada la materia objeto a ninguna realizacion o realizaciones particulares descritas.
Breve descripcion de las figuras
Figura 1.- Muestra una vista esquematica de un despliegue de una infraestructura y sistema de gestion movil para UAV llevado a cabo por multiples Vehnculos Terrestres no Tripulados (UGV).
Figura 2.- Muestra una vista esquematica de uno o mas UAV volviendo al area de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV mediante el uso de un GPS de a bordo.
Figura 3.- Muestra una vista esquematica de un modo de localizacion del UAV cambiando desde un sistema de localizacion global GPS a un sistema de posicionamiento local de radiobalizas pertenecientes a la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV.
Figura 4.- Muestra una vista esquematica de la estacion de mando y control que asigna una plataforma de aterrizaje a uno o mas UAV en base al trafico actual de UAVs y a la disponibilidad de plataformas en el momento. Figura 5.- Muestra una vista esquematica de un modo de localizacion del UAV cambiando desde un sistema de posicionamiento local de radiobalizas a un sistema de localizacion relativo basado en marcadores visuales y dispositivos ultrasonicos, una vez ha llegado a la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV.
Descripcion detallada
Se describiran ahora ejemplos de realizacion de la invencion con referencia a las figuras adjuntas, en los que numeros de referencia iguales se refieren a los mismos elementos a lo largo de las mismas. La terminologfa usada en la descripcion no debe ser interpretada en modo alguno como limitativa o restrictiva, ya que se esta empleando de forma conjunta con una descripcion detallada de ciertas realizaciones particulares de la invencion. Adicionalmente, varias realizaciones (tanto si estan espedficamente descritas en el presente documento, como si no) pueden incluir caractensticas novedosas, de forma que ninguna de ellas por separado es unicamente responsable de sus atributos deseables o porque sea esencial para la puesta en practica de la materia objeto descrita en el presente documento.
Como se muestra en la Figura 1, en una realizacion particular, el transporte y despliegue de una infraestructura y sistema de gestion movil para UAV tal como se describe en el presente documento, incluye plataformas de lanzamiento (2) y elementos de comunicacion y localizacion asociados tales como radiobalizas (3), estaciones de mando y control (C2) (4), antenas (5, 6), y uno o mas vehfculos aereos no tripulados (UAV) (7) en una o mas areas. Dicho transporte y despliegue se lleva a cabo mediante vehfculos terrestres no tripulados (UGV) (1). En este sentido, los UAV se pueden desplegar junto con otros elementos de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV mediante los UGV, o tambien se pueden desplegar, independientemente y sin necesidad de los UGV, de forma remota y/o autonoma en una o mas areas donde los UAV lleven a cabo sus misiones objetivo.
Debido a la movilidad de los UGV, el transporte y despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV, incluyendo las plataformas de lanzamiento, en una o mas areas puede acometerse en una forma relativamente rapida y eficiente. Aunque los metodos descritos en el presente documento se han descrito proporcionando operaciones moviles para vehfculos aereos no tripulados, el despliegue de artfculos o aparatos similares tales como vehfculos terrestres esta dentro del alcance de la descripcion.
Los UGVs pueden estar provistos con medios para la carga y descarga de los diferentes elementos que forman la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV, tales como, la plataforma de aterrizaje, las radiobalizas, la estacion de mando y control (C2), las antenas y opcionalmente los UAV. En este sentido, los medios para carga y descarga de los elementos podnan incluir gruas, imanes, etc. Los UGV podnan incluir adicionalmente una rampa para facilitar la operacion de carga y descarga.
Los UGV podnan incluir tambien sensores de proximidad, sistemas de medicion de posicionamiento, camaras, etc., para ayuda en la operacion de carga y descarga de los diferentes elementos de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV. Los sensores de proximidad, camaras y sistemas de medicion del posicionamiento proporcionan una imagen visual para un conocimiento posicional incrementado durante la fijacion o descarga de la plataforma de aterrizaje en una localizacion, y durante el posicionamiento sobre el remolque o cuerpo de los UGV. La infraestructura y sistema de gestion movil para UAV se despliega entonces a una localizacion diferente, donde durante la operacion de descarga de los diversos elementos, los sensores de proximidad, camaras y sistemas de medicion del posicionamiento facilitan el posicionamiento de la plataforma sobre el terreno asegurando el despliegue seguro y eficiente de la plataforma y otros elementos de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV.
Los UGV pueden comprender adicionalmente medios para asegurar automaticamente la infraestructura y sistema de gestion movil para uAv y elementos asociados durante la operacion de transporte, tal como por ejemplo imanes sobre la base de un remolque de los UGV. Todas las operaciones de los UGV pueden programarse previamente en
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los UGV para una operacion completamente autonoma o puede ser controlada a distancia por un usuario desde una estacion de control remota.
La posicion y el numero de los diferentes elementos (plataformas de aterrizaje, radiobalizas y estaciones de mando y control) desplegados se selecciona para conseguir la localizacion optima y una comunicacion optima entre los UAV y la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV. Dicha eficiencia en la localizacion y comunicacion de la infraestructura y sistema de gestion movil estara determinada por al menos el terreno encontrado en el area de despliegue.
En una realizacion, se desplegaran en el area un mmimo de cuatro radiobalizas, dado que cuatro es aceptado generalmente como el numero mmimo de senales requeridas para una estimacion precisa de la posicion de los vehmulos aereos no tripulados. Los expertos en la tecnica comprenderan que se pueden utilizar menos o mas radiobalizas o se puede emplear una tecnologfa similar dependiendo de varios factores incluyendo entre otras cosas, parametros operativos, terreno, etc.
Las estaciones de mando y control (CCSs) o estaciones de tierra de mando y control (CCGS) o (C2) proporcionan comunicaciones de mando y control entre los UAV y las estaciones de tierra a traves de transmisiones de datos para una gestion y control operativo de los UAV. Las estaciones de mando y control facilitan el mando, control y gestion de los uno o mas UAV desplegados por los UGV de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV de manera que se asegura la disposicion operativa y el exito en la mision de los UAV. Los CCSs se pueden colocar sobre el terreno en el area seleccionada, adjuntos a las plataformas de aterrizaje, sobre los propios UGV, etc.
En una realizacion, la infraestructura y sistema de gestion para UAV incluye el despliegue de sistemas de comunicacion remotos, tales como sistemas de comunicacion por satelite, con un centro de control remoto desde el que se proporcionan datos relativos al despliegue y operacion de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV para facilitar el control y supervision operativa de la operacion de despliegue. Los medios de comunicacion remotos se pueden colocar sobre el terreno o sobre los UGV (por ejemplo, una antena parabolica fijada al techo del UGV).
Las plataformas de aterrizaje se pueden desplegar para facilitar la disposicion operativa de los uno o mas UAV. Las plataformas de aterrizaje se pueden desplegar para mantener una distancia relativa entre sf que proporcione un radio de seguridad durante las operaciones de los UAV. El radio de seguridad se puede determinar mediante una distancia necesaria para que el vehmulo aereo no tripulado despegue y aterrice.
El despliegue de las radiobalizas se puede configurar para autorizar o permitir una triangulacion de los vehmulos aereos no tripulados en un area de control de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV, siendo definida el area de control por un radio de alcance de las radiobalizas. Mas espedficamente, se consigue una triangulacion adecuada cuando el centroide de las posiciones de las plataformas de aterrizaje tiene un valor de dilucion de la precision horizontal (HDOP) de aproximadamente 1.
El despliegue de las radiobalizas puede comprender el calculo de un centroide de las posiciones de las plataformas de aterrizaje desplegadas, teniendo el centroide un valor de dilucion de la precision horizontal (HDOP) de aproximadamente 1; el calculo de un radio de un drculo centrado en el centroide de acuerdo con el alcance de radio de las radiobalizas, una precision de localizacion requerida en la proximidad de las plataformas de aterrizaje, un tamano de un area de control alrededor de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV en la que se proporciona el servicio localizacion de los UAV, siendo definida el area de control por el alcance de radio de las radiobalizas; y la colocacion de las radiobalizas equidistantemente separadas en el drculo calculado.
Se describe tambien un metodo para la gestion de la infraestructura y sistema de gestion movil para vehmulos aereos no tripulados (UAV) previamente descrito. El metodo comprende el despliegue de al menos un vehmulo aereo no tripulado, determinando la posicion del vehmulo aereo no tripulado dependiendo de la distancia del vehmulo aereo no tripulado a las plataformas de aterrizaje, asignando una plataforma de aterrizaje para el vehmulo aereo no tripulado por medio de la estacion de mando y control, y aterrizando el vehmulo aereo no tripulado en la plataforma de aterrizaje asignada.
El metodo puede calcular la posicion del vehmulo aereo no tripulado por medio de un sistema de posicionamiento global (GPS) colocado a bordo del vehmulo aereo no tripulado cuando el vehmulo aereo no tripulado esta fuera del area de control. Como se ha indicado anteriormente, el area de control se determina por el radio de alcance de las radiobalizas de la infraestructura. Por otro lado, la posicion del vehmulo aereo no tripulado se puede determinar por medio de un sistema de posicionamiento local que comprende las radiobalizas cuando el vehmulo aereo no tripulado esta en el interior del area de control.
En un metodo de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV puede conmutar desde el sistema de posicionamiento global al sistema de posicionamiento local basado en las radiobalizas para el calculo de la posicion del vehmulo aereo no tripulado cuando el vehmulo aereo no tripulado esta en el interior del area de control de la infraestructura y la diferencia entre la posicion estimada del UAV calculada por el sistema de posicionamiento global
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y la posicion estimada del UAV calculada por las radiobalizas es menor que un valor predeterminado durante mas de un penodo de tiempo predeterminado. Mas espedficamente, la conmutacion se lleva a cabo cuando la distancia eucKdea de las estimaciones mencionadas es menor que un valor predeterminado durante un periodo de tiempo predeterminado. El calculo de la posicion estimada del UAV calculada por las radiobalizas puede transcurrir en paralelo con el uso del GPS por parte de los UAVs.
El metodo puede conmutar adicionalmente desde el sistema de posicionamiento local a unos sistemas de localizacion relativa basados en marcadores visuales y dispositivos ultrasonicos para el calculo de la posicion del vedculo aereo no tripulado cuando el vedculo aereo no tripulado esta en la proximidad a las plataformas de aterrizaje y la diferencia entre una posicion estimada del UAV calculada por el sistema de posicionamiento local y una posicion estimada del UAV calculada por los sistemas de localizacion relativa es menor de un valor predeterminado durante mas de un penodo de tiempo predeterminado. Mas espedficamente, la conmutacion se lleva a cabo cuando la distancia euclfdea de las estimaciones mencionadas es menor que un valor predeterminado durante un penodo de tiempo predeterminado. El calculo de la posicion estimada del UAV calculada por el sistema de localizacion relativa puede transcurrir en paralelo al uso del GPS por los UAVs.
Para asignar una plataforma de aterrizaje a un vedculo aereo no tripulado, la estacion de mando y control considera la posicion de cada vedculo aereo no tripulado, el trafico actual de vedculos aereos no tripulados y la disponibilidad de cada una de las plataformas de aterrizaje.
Los procedimientos automatizados de gestion del trafico aereo se pueden simplificar debido a las capacidades VTOL (despegue y aterrizaje verticales) de los vedculos. La asignacion de vedculos aereos a las plataformas puede realizarse en una primera etapa en base a mediciones simples tales como la distancia entre vedculos (el vedculo va a la plataforma mas proxima). Por otro lado, los conflictos de trayectoria se pueden resolver cambiando altitudes de los vedculos implicados en la colision potencial. Adicionalmente, en algunas circunstancias, ambas asignaciones/conflictos se pueden resolver simultaneamente con algoritmos que pueden calcular soluciones optimas durante la operacion del sistema.
Como se ha indicado anteriormente, el despliegue de las plataformas de aterrizaje, radiobalizas, estaciones de mando y control, antenas y los vedculos aereos no tripulados puede llevarse a cabo automaticamente por medio de vedculos terrestres no tripulados. Un importante aspecto de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV es que se tiene capacidad de cambiar las posiciones de las plataformas durante la ejecucion de cualquier mision. En este sentido, la totalidad de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV puede moverse durante la mision y los vedculos aereos no tripulados pueden adaptarse al cambio a traves de la recepcion de una comunicacion que informa de la localizacion del nuevo centroide de las plataformas de aterrizaje. Estos cambios en la localizacion de la totalidad de la infraestructura de aeropuerto portatil para enfrentarse nuevos riesgos o parametros de la mision que se detectan proximos a la localizacion inicial. La informacion relativa a los cambios en la localizacion del aeropuerto se intercambia entre los UAV y las estaciones de mando y control por medio de enlaces de datos convencionales. Estos enlaces de datos pueden establecerse mediante comunicacion directa o mediante comunicacion por satelite entre ambas partes.
En un metodo relativo a la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV se define una primera area en la que la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV va a ser desplegada. En este sentido, el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV puede ser en un area relativamente remota. Dichas areas remotas son generalmente lugares en donde debido a razones geograficas, economicas o polfticas el acceso al area es diffcil y la construccion de una infraestructura de aeropuerto permanente es incluso mas diffcil.
En una realizacion, los vedculos aereos no tripulados son vedculos aereos no tripulados de despegue y aterrizaje vertical.
En otra realizacion, el despliegue de la infraestructura movil para UAV se selecciona entre un despliegue operado a distancia desde una estacion de control remota, un despliegue autonomo y cualquier combinacion de los mismos.
Una vez se ha definido el area remota, se lleva a cabo el despliegue autonomo de los componentes que forman la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV. La Figura 1 muestra una vista esquematica de una etapa de despliegue llevada a cabo mediante multiples vedculos terrestres no tripulados (UGV) (l) (un camion o medio de transporte similar). Los UGV tienen capacidad para el transporte y despliegue de plataformas de aterrizaje (2), radiobalizas (3), estaciones de mando y control (4), antenas (5), (6), y uno o mas UAV (7) alrededor de una primera area designada.
Cada plataforma de aterrizaje (2) para facilitar el despliegue operativo de uno o mas UAV se transporta en el cuerpo del UGV (1), y esta equipada con una o mas radiobalizas (3) para comunicar su localizacion relativa a uno o mas UAV (7). Se despliegan estrategicamente otras radiobalizas (3) que son independientes de las plataformas de aterrizaje (2) y que son capaces de comunicarse de una forma similar con los UAV (7), creando un area de confinamiento o control de modo que los UAV (7) se puedan posicionar usando la pluralidad de radiobalizas (3). En una realizacion, los UGV (1) se envfan y controlan remotamente desde una infraestructura de control permanente o
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movil. La gestion de los UGV se lleva a cabo mediante medios de control remote como, por ejemplo, con la ayuda de antenas (5) de comunicaciones por satelite colocadas sobre el terreno y/o antenas parabolicas (6) colocadas sobre el techo de los UGV (1). Alternativamente, los UGV (1) se pueden programar para desplegar la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV en el area designada de forma autonoma.
Tras el despliegue de las radiobalizas (3), de las plataformas de aterrizaje (2), asf como de las estaciones de mando y control (4) en la primera area designada, los UGV (1) pueden desplegar uno o mas (pluralidad) de UAV (7). Los UAV (7) pueden despegar directamente desde los UGV (1) bajo control remoto para comenzar una mision desde la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV. Cada UAV (7) establece un enlace de datos con las estaciones de mando y control (4) para intercambiar informacion, por ejemplo, informacion relativa a la localizacion de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV y al estado del UAV (7).
Cuando un UAV (7) que realiza una mision detecta que se necesita alguna clase de ajuste, como, por ejemplo, cuando detecta un bajo nivel de batena o cuando necesita sustituir o reparar una carga de pago, el UAV (7) retorna a la plataforma (2) posicionada dentro del area de control (8) de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV usando el GPS de a bordo. De esta forma, la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV y, mas espedficamente, la plataforma asegura o facilita la disposicion operativa de uno o mas UAV.
Como se muestra en la Figura 2, cuando los UAV (7) estan mas alla del alcance de comunicacion de un area de control (8), determinada por el alcance de radio de las balizas de radio (3), los UAV se grnan por el GPS. La localizacion GPS de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV es notificada a los UAV a traves del enlace de datos durante la mision. En consecuencia, la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV puede ser movida por los UGV (1) desde una localizacion o primera area a otra localizacion o segunda area sin interrupcion de la comunicacion de los UAV y los C2 para facilitar una mision ininterrumpida continua.
La Figura 3 ilustra la llegada de un UAV (7) a la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV, es decir, una vez que el UAV (7) entra en el area de confinamiento o control (8) creada por las radiobalizas (3) segun se determina por el alcance de las propias radiobalizas (3). En este sentido, el sistema de localizacion del UAV cambia desde la localizacion global GPS a un posicionamiento local mediante radiobalizas. La conmutacion entre el sistema de posicionamiento global y el sistema de localizacion por radiobalizas se lleva a cabo cuando la distancia euclfdea entre la posicion estimada del UAV calculada por el GPS de a bordo del UAV y la posicion estimada del UAV calculada por las balizas de radio es menor de un valor predeterminado durante mas de un pertedo de tiempo dado. Los beneficios de usar un sistema de posicionamiento local en base a las radiobalizas son que la localizacion relativa de los UAV (7) en el area de control (8) de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV es mucho mas precisa con lo que se consigue reducir colisiones, y como la posicion de las plataformas (2) es dinamica y puede cambiar con el tiempo, el UAV (7) recibe la posicion actual de las plataformas de aterrizaje (2) con relacion al propio UAV.
Como se muestra en la Figura 4, el UAV (7) se comunica con la estacion de mando y control (4) por medio del enlace de datos para facilitar el aterrizaje, en una plataforma de aterrizaje (2), en base al trafico aereo actual y la disponibilidad de plataformas (2). El UAV (7) procede entonces hacia la plataforma designada (2).
Dado que las plataformas (2) pueden dimensionarse relativamente pequenas para permitir un facil transporte y despliegue, la maniobra de aterrizaje de los UAV tipicamente requiere una precision de localizacion relativa incrementada en comparacion con la proporcionada por las radiobalizas (3). De ese modo, una vez que el UAV (7) esta en la proximidad de la plataforma de aterrizaje (2) la localizacion puede cambiar desde el sistema de localizacion por radiobalizas a un sistema de localizacion en base a marcadores visuales y dispositivos ultrasonicos, vease la Figura 5. Por ejemplo, el UAV (7) puede estar provisto con camaras visuales (9) para la deteccion de marcadores visuales y sensores ultrasonicos (10) para la recepcion de senales ultrasonicas, mientras que la plataforma (2) esta provista con marcadores fiduciales o visuales (11) y transmisores ultrasonicos (12).
Las camaras visuales (9) proporcionan un conocimiento de la situacion para el operador remoto del UAV o para los componentes del sistema del UAV para ayudar al aterrizaje de dicho uAv en la plataforma (2). Los marcadores de referencia (11) y los transmisores ultrasonicos (12) en la plataforma de aterrizaje (2) se pueden colocar en las esquinas de un area de aterrizaje (13) de la plataforma de aterrizaje (12) para delimitar las dimensiones de la misma y su posicion con respecto del UAV (7). La conmutacion del modo de localizacion entre radiobalizas (3) y el sistema de localizacion relativo basado en marcadores visuales (11), camaras (9) y dispositivos ultrasonicos (10), (12) se lleva a cabo cuando la distancia euclfdea entre la posicion estimada del UAV (7) calculada por las radiobalizas (3) y la posicion estimada del UAV (7) calculada por el sistema de localizacion relativa es menor de un valor predeterminado durante mas de un pertedo de tiempo dado. Los beneficios de usar un sistema de localizacion relativa en base a marcadores visuales (11) y dispositivos ultrasonicos (10), (12) es que el posicionamiento de los UAV (7) tiene una precision incrementada y esto es crucial para evitar danos en el UAV (7) cuando aterriza en el area de aterrizaje (13) de la plataforma de aterrizaje (12).
Cuando el UAV (7) aterriza, la batena de a bordo usada para la alimentacion de y las comunicaciones puede cambiarse automaticamente o se puede sustituir automaticamente, e igual modo, cualquier carga de pago. Esta
operacion no se muestra en las figuras pero en una realizacion particular, cuando el UAV (7) necesita cambiar automaticamente su batena, una barra dispuesta sobre la plataforma (12) movera al UAV (7) hacia una cinta transportadora dispuesta sobre la plataforma (12) que a su vez movera al UAV (7) hacia un dispositivo para realizar el cambio de batena. A continuacion, la batena del UAV sena sustituida automaticamente. Entonces el UAV (7) 5 estana listo para despegar de nuevo y continuar realizando su mision cooperativa.
La descripcion de las diferentes realizaciones e implementaciones se ha presentado con finalidades de ilustracion y descripcion, y no se pretende que sea exhaustiva o limitada a las implementaciones en la forma descrita. Seran evidentes para los expertos en la tecnica muchas modificaciones y variaciones. Adicionalmente, diferentes 10 realizaciones e implementaciones pueden proporcionar diferentes atributos en comparacion con otras realizaciones e implementaciones. Las realizaciones o implementaciones seleccionadas se eligen y describen para explicar mejor los principios de las implementaciones, la aplicacion practica y para permitir a otros expertos en la materia comprender la descripcion para diversas implementaciones con varias modificaciones segun sean adecuadas al uso particular contemplado. Esta descripcion escrita usa ejemplos para describir varias implementaciones, que incluyen 15 el mejor modo para permitir que cualquier experto en la tecnica ponga en practica esas implementaciones, incluyendo la realizacion y uso de cualquier dispositivo o sistema y la realizacion de cualquier metodo incorporado. El alcance patentable se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a los expertos en la tecnica. Dichos otros ejemplos se pretende que esten dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen escenarios que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones, o si incluyen escenarios equivalentes 20 con diferencias no sustanciales respecto al lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Una infraestructura y sistema de gestion movil para vetnculo aereo no tripulado (UAV) para control y gestion de uno o mas vetuculos aereos no tripulados (UAV), caracterizado por que el sistema comprende:
    al menos una plataforma de aterrizaje para facilitar la disposicion operativa del vetuculo aereo no tripulado; una pluralidad de radiobalizas para la localizacion del vetuculo aereo no tripulado con la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV;
    al menos una estacion de mando y control para la comunicacion entre la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV y el vetuculo aereo no tripulado; y
    al menos un vehfculo terrestre no tripulado para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV en una primera area y, si es necesario, para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV en una segunda area.
  2. 2. Una infraestructura y sistema de gestion movil para vetuculo aereo no tripulado, segun la reivindicacion 1, caracterizada por que la distancia entre las plataformas de aterrizaje, cuando estan desplegadas, es mayor que un radio de seguridad determinado por una distancia minima necesaria para que el vetuculo aereo no tripulado despegue y aterrice.
  3. 3. Una infraestructura y sistema de gestion movil para vetuculo aereo no tripulado, segun la reivindicacion 2, caracterizada por que las radiobalizas estan equidistantemente separadas en un area determinada por un cfrculo centrado en un centroide de las posiciones de las plataformas de aterrizaje desplegadas que tiene una dilucion de la precision horizontal menor de 1, con un radio determinado por el alcance de radio de las radiobalizas.
  4. 4. Una infraestructura y sistema de gestion movil para vetuculo aereo no tripulado, segun la reivindicacion 3, caracterizada por que la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV comprende adicionalmente sistemas de comunicacion remota para la comunicacion con un centro de control remoto que controle y supervise el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV.
  5. 5. Una infraestructura y sistema de gestion movil para vetuculo aereo no tripulado, segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que los vetuculos aereos no tripulados son vehfculos aereos no tripulados de despegue y aterrizaje vertical.
  6. 6. Metodo para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV descrita en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el metodo comprende:
    definir una primera area para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV; desplegar en la primera area, por medio de vetuculos terrestres no tripulados, la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV, inlcuyendo: una plataforma de aterrizaje para facilitar la disposicion operativa de los vetuculos aereos no tripulados; una pluralidad de radiobalizas para la localizacion del vetuculo aereo no tripulado con la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV; y una estacion de mando y control para la comunicacion entre la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV y el vetuculo aereo no tripulado; y, si es necesario,
    definir una segunda area para el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV; y desplegar en la segunda area, por medio de vehfculos terrestres no tripulados, la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV.
  7. 7. Metodo para el despliegue de una infraestructura y sistema de gestion movil para vetuculos aereos no tripulados, segun la reivindicacion 6, caracterizado por que, cuando se despliega mas de una plataforma de aterrizaje, las plataformas de aterrizaje se despliegan manteniendo una distancia entre sf mayor que un radio de seguridad, siendo determinado el radio de seguridad por una distancia necesaria para que el vetuculo aereo no tripulado despegue y aterrice.
  8. 8. Metodo para el despliegue de una infraestructura y sistema de gestion movil para vetuculos aereos no tripulados, segun la reivindicacion 6, caracterizado por que el despliegue de la pluralidad de radiobalizas comprende:
    - calcular un centroide de las posiciones de las plataformas de aterrizaje desplegadas que tenga una dilucion de la precision liorizontal menor de 1;
    - calcular un radio de un cfrculo centrado en el centroide de acuerdo con un alcance de radio de las radiobalizas, una precision de localizacion requerida en la proximidad de las plataformas de aterrizaje, un tamano de un area de control alrededor de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV en donde se proporciona el servicio de localizacion, siendo definida dictia area de control por el alcance de radio de las radiobalizas; y
    - colocar las radiobalizas equidistantemente separadas en el cfrculo calculado.
  9. 9. Metodo para el despliegue de una infraestructura y sistema de gestion movil para vetuculos aereos no tripulados, segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el metodo comprende
    adicionalmente el despliegue de sistemas de comunicacion remotos para la comunicacion con un centro de control remoto que controle y supervise el despliegue de la infraestructura y sistema de gestion movil para UAV.
  10. 10. Metodo para el despliegue de una infraestructura y sistema de gestion movil para vehfculos aereos no tripulados, 5 segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el despliegue de la infraestructura movil para UAV se selecciona entre un despliegue operado a distancia desde una estacion de control remota, un despliegue autonomo y cualquier combinacion de los mismos.
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