IT202200025392A1

IT202200025392A1 - System and method for automatic recharging of drones, commonly called UAVs

Info

Publication number: IT202200025392A1
Application number: IT102022000025392A
Authority: IT
Inventors: Francesco Ricci
Original assignee: Francesco Ricci
Priority date: 2022-12-12
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2024-06-12

Description

Technical Field Technical Field

L?invenzione si riferisce a particolari sistemi automatici volti al miglioramento della logistica e gestione dei droni a terra e dei relativi sistemi di alimentazione all?interno o in prossimit? dei vertiport The invention relates to specific automatic systems aimed at improving the logistics and management of drones on the ground and their power supply systems inside or near vertiports.

Background Background

Il richiedente ha gi? affrontato svariate tematiche in ambito droni che qui si richiamano interamente quale background cognitivo. Ci si riferisce ai brevetti n. IT0001428668 e IT102021000005732 che con la presente invenzione completano e migliorano l?intero ecosistema. The applicant has already addressed various issues in the drone field that are here recalled entirely as a cognitive background. Reference is made to patents no. IT0001428668 and IT102021000005732 that with the present invention complete and improve the entire ecosystem.

Il mondo dei droni, nonostante tutte le varie difficolt? di tipo regolatorio che ancora limitano lo sviluppo, sta esplodendo. Le varie tecnologie che si vanno affermando, fra questi in particolare, i sistemi di guida automatica e di tracciamento assieme ai nuovi materiali avanzati utilizzati per la costruzione dei mezzi stessi, permettono sistemi sicuri che possono affrontare in maniera autonoma ed in condizione di BVLOS, in quasi tutte le condizioni climatiche, qualsiasi missione assegnata. I droni stanno dimostrando particolari caratteristiche di flessibilit? robustezza e resilienza che permettono una gamma oltremodo diversificata di missioni quali ad esempio: rilevamento, controllo, sorveglianza, trasporti di emergenza ed anche per servizi di presa e consegna di beni e cose per conto di terzi. Con la tendenza che si va a consolidare fra qualche anno la vista di un drone che vola sopra le nostre teste non sar? un fatto episodico ma altres? dovremo abituarci a vedere decine e decine di droni che sorvoleranno in ogni dove, a tutte le ore anche in ambienti densamente popolati, per eseguire una delle tante missioni loro assegnate. Il numero dei droni in volo aumenter? sorprendentemente e a parte la gestione in volo che verr? assicurata dai vari U-Space territoriali si dovr? provvedere ad organizzare i cos? detti vertiport, luoghi che verranno adibiti per il ricovero, lo stazionamento, il rifornimento, le manutenzioni delle flotte di droni che i vari provider dovranno attrezzare per poter operare. Le flotte non saranno pi? composte da qualche unit? ma aumenteranno di mano in mano per raggiungere le decine, centinaia, migliaia di velivoli che con cadenze dai 30 ai 60 minuti, o pi?, eseguiranno un decollo ed il relativo atterraggio. Con questi numeri oltre alla gestione in volo diventa obbligata una adeguata logistica a terra per rispettare la domanda di servizio che i providers stessi riceveranno. The world of drones, despite all the various regulatory difficulties that still limit development, is exploding. The various technologies that are establishing themselves, among these in particular, automatic guidance and tracking systems together with the new advanced materials used for the construction of the vehicles themselves, allow safe systems that can autonomously and in BVLOS conditions, in almost all weather conditions, tackle any assigned mission. Drones are demonstrating particular characteristics of flexibility, robustness and resilience that allow for an extremely diversified range of missions such as: detection, control, surveillance, emergency transport and also for collection and delivery services of goods and things on behalf of third parties. With the trend that is going to consolidate in a few years, the sight of a drone flying above our heads will not be an episodic event but rather we will have to get used to seeing dozens and dozens of drones that will fly over everywhere, at all hours even in densely populated environments, to carry out one of the many missions assigned to them. The number of drones in flight will increase surprisingly and apart from the in-flight management that will be ensured by the various territorial U-Spaces, it will be necessary to organize the so-called vertiports, places that will be used for the shelter, parking, refueling, maintenance of the fleets of drones that the various providers will have to equip to be able to operate. The fleets will no longer be composed of a few units but will gradually increase to reach tens, hundreds, thousands of aircraft that with cadences of 30 to 60 minutes, or more, will perform a take-off and the relative landing. With these numbers, in addition to the in-flight management, adequate ground logistics will become mandatory to meet the demand for service that the providers themselves will receive.

Summary Summary

Le due precedenti applicazioni qui richiamate avevano gi? affrontato le tematiche relative al tracciamento, al controllo, alla guida automatica, alle metodologie di presa e consegna ed in particolare, con la seconda applicazione si era in parte affrontato anche il problema della logistica a terra creando una nuova infrastruttura. Il vertiport, definibile grossolanamente come un parcheggio automatizzato per droni dove si vengono ad implementare aree dedicate per l?esecuzione di operazioni di servizio. Il vertiport con lo scopo di gestire in maniera organizzata la risposta alle varie richieste operative e preparatorie alle missioni da parte dell?utenza. Il vertiport si compone di due aree principali esterno ed interno. All?esterno esistono aree di decollo e di atterraggio che sono collegate verso l?interno con dei nastri trasportatori utilizzati per convogliare i droni in fase di atterraggio e di decollo. All?interno della struttura delle aree adibite alle manutenzioni cui i droni vengono sottoposti vi si trovano opportuni stalli, in una struttura verticale multipiano, dove i droni vengono parcheggiati quando non utilizzati durante gli orari di chiusura o pronti, in attesa, per eseguire le missioni loro assegnate. Il vertiport cos? congegnato permette di pianificare correttamente le missioni fornendo una situazione chiara e pianificata al Guide & Management del provider dei servizi di volo. Il vertiport, infatti, permette al provider una conoscenza ed informazione sempre aggiornata sulla situazione della flotta droni a disposizione per corrispondere alle richieste dell?utenza. The two previous applications mentioned here had already addressed the issues related to tracking, control, automatic driving, pick-up and delivery methods and in particular, with the second application the problem of ground logistics was partly addressed by creating a new infrastructure. The vertiport, roughly definable as an automated parking lot for drones where dedicated areas are implemented for the execution of service operations. The vertiport with the aim of managing in an organised manner the response to the various operational and preparatory requests for missions by users. The vertiport is made up of two main areas, external and internal. Outside there are take-off and landing areas that are connected to the inside with conveyor belts used to convey the drones during the landing and take-off phases. Inside the structure of the areas dedicated to the maintenance to which the drones are subjected, there are appropriate stalls, in a multi-storey vertical structure, where the drones are parked when not in use during closing hours or ready, waiting, to carry out the missions assigned to them. The vertiport designed in this way allows for the correct planning of the missions by providing a clear and planned situation to the Guide & Management of the flight service provider. The vertiport, in fact, allows the provider to have constantly updated knowledge and information on the situation of the drone fleet available to meet user requests.

In questo scenario si stanno affermando nuove soluzioni che vanno ad interessare le attuali modalit? di alimentazione elettrica dei droni ed il tipo di batterie normalmente usate - LIPO ? Polimeri di litio. Questi miglioramenti che andremo ad esaminare incidono in maniera radicale sull?intera economia ed organizzazione del sistema. Con le opportune soluzioni il vertiport pu? adeguarsi implementando queste nuove potenzialit? aggiungendo cio? alcuni apparati all?attuale impiantistica come detto costituita principalmente da nastri trasportatori e montacarichi. Vediamo ora come attualmente si svolge una missione e vediamo quali possano essere le soluzioni ed i miglioramenti possibili con le implementazioni di cui all?invenzione. Dopo ogni missione le batterie esauste vanno sostituite, gli addetti le sostituiscono con batterie opportunamente ricaricate. I droni, per agevolare queste operazioni, sono dotati di sistemi a slitta ad attacco rapido. Anche se veloci queste operazioni rappresentano in ogni caso, un potenziale rischio per la sicurezza visto il contatto diretto degli operatori con i droni, costi rilevanti per remunerare l?operatore addetto e per l?acquisto delle batterie di scorta. L?operazione di ricarica richiede un tempo molto lungo nell?ordine di decine e decine di minuti per arrivare al 100% della potenza disponibile. Visto che normalmente la durata massima delle missioni ? nell?ordine di 30/40 minuti si evidenzia che per ogni drone devono essere acquistati almeno tre set di batterie. L?invenzione si pone proprio l?obiettivo di ottimizzare queste operazioni riducendo i costi migliorando l?efficienza e la logistica di sistema della ricarica delle batterie. In this scenario, new solutions are emerging that affect the current methods of powering drones and the type of batteries normally used - LIPO? Lithium polymers. These improvements that we will examine have a radical impact on the entire economy and organization of the system. With the appropriate solutions, the vertiport can adapt by implementing these new potentials, that is, by adding some equipment to the current plant, as mentioned, which mainly consists of conveyor belts and hoists. Let's now see how a mission is currently carried out and what the possible solutions and improvements are with the implementations of the invention. After each mission, the exhausted batteries must be replaced; the operators replace them with appropriately recharged batteries. To facilitate these operations, the drones are equipped with quick-release sled systems. Even if they are fast, these operations still represent a potential safety risk given the direct contact of the operators with the drones, significant costs to remunerate the operator and to purchase spare batteries. The recharging operation requires a very long time in the order of tens and tens of minutes to reach 100% of the available power. Since normally the maximum duration of the missions is in the order of 30/40 minutes, it is highlighted that for each drone at least three sets of batteries must be purchased. The invention has the objective of optimizing these operations by reducing costs and improving the efficiency and logistics of the battery recharging system.

Le batterie LIPO che sono attualmente le pi? utilizzate nel settore, avendo una densit? energetica di circa 200 Wh/kg, permettono un numero di cicli di carica limitato, nell?ordine di qualche centinaio, dopo di che vengono dismesse. Queste batterie durante i vari cicli di ricarica, per essere sfruttate al meglio, sono sottoposte a particolari metodologie di carica, denominate BMS (Battery Management System). Questa funzione ? molto delicata e serve proprio per sfruttare al meglio le batterie. Infatti, un BMS non adatto porta ad un invecchiamento precoce delle batterie ed in taluni malaugurati casi sino a indesiderati incendi o addirittura ad esplosioni delle stesse. Altres?, va precisato, che gli incendi di batterie al Litio sono molto difficili da trattare esistono in questo senso particolari procedure assai complesse svolte in varie fasi che applicano diverse metodologie facendo uso di: flusso di acqua, nebbia d?acqua (water mist), schiume, CO?, polvere secca. Queste batterie, nonostante gli inconvenienti di cui sopra, hanno una buona capacit? di carica e sono in grado di corrispondere alle richieste immediate di potenza del drone anche nelle situazioni pi? critiche (decollo, hovering, incontri improvvisi o venti contrari) ma, a conti fatti, considerando il numero massimo di ricariche possibili, costano troppo stando nell?ordine di un onere batterie che pu? variare da 2 a 4 euro a missione. Costi del genere, sommati al resto, pregiudicano la possibilit? di eseguire servizi di presa e consegna merci convenientemente. Queste criticit? possono trovare soluzione andando a sostituire le batterie LIPO con altre batterie aventi tecnologie diverse e pi? performanti, parliamo di super capacitori ibridi HSCs e batterie al litio additivate con Sali metallici con particolari catodi in grafene o in silicio (AMPRIUS). Specialmente le HSCs necessitano di un tempo di ricarica molto pi? limitato, pochi minuti, e dimostrano una durata della batteria nell?ordine di decine di migliaia di cicli potendo fornire la stessa, o molto vicina, densit? energetica delle LIPO. Le batterie ai sali metallici invece evidenziano una densit? energetica di almeno due o tre volte quella delle LIPO, tempi di ricarica nell?ordine di 20/25 minuti e cicli possibili sino a 1000. Specialmente la riduzione del tempo di ricarica diventa un fattore chiave stante l?allungamento della vita operativa delle batterie visto il numero di cicli possibile da poche centinaia a decine di migliaia. Questi vantaggi possono essere quindi sfruttati, con le dovute personalizzazioni, convenientemente anche nel mondo dei droni ed in particolare nell?ecosistema del vertiport. Con questi presupposti diventa gioco forza dover ripensare al sistema di ricarica delle batterie ad innesto rapido via cavo adottato sino ad oggi e non di meno diventa ovvio il dover progettare i droni attorno alle batterie e non viceversa. Va cio? applicato anche ai droni lo stesso approccio costruttivo applicato agli smartphone dove le batterie sono parte integrante dell?apparecchio. Gli sviluppi sopra evidenziati aprono lo spazio a nuove tecniche di ricarica sostituendo i collegamenti a filo con dei sistemi wireless da implementarsi direttamente sui vertiport od opportunamente in prossimit? degli stessi od opportunamente posizionati in aree strategiche per le eventuali missioni a pi? lungo raggio. Sul mercato vi sono diverse tecnologie che possono essere utilizzate convenientemente per lo scopo ed in questo caso tecnologie di power transmission utilizzando induzione, laser o microonde in grado di trasferire fasci di energia elettromagnetica opportunamente convogliata alla piattaforma drone che a sua volta la fa derivare alle batterie. Le tecnologie wireless si possono suddividere in due famiglie principali la prima con radiazioni e fra queste; RFTP radio frequency transmission power, MTP microwave transmission power, LTP laser transmission power ? la seconda famiglia senza radiazioni e fra queste; CPT capacity power transmission, IPT inductive power transmission, ICPT inductive capacitive power transmission. Queste tecnologie wireless permettono l?automazione della fase di ricarica che questa invenzione intende rivendicare. Questo trasferimento di energia in assenza di collegamento via cavo permetter? una sensibile diminuzione dei tempi di sosta all?interno del vertiport, una riduzione dei costi dovuti agli interventi manuali degli addetti, una minore quantit? di batterie ed una minore necessit? di smaltire i pacchi batterie esausti producendo, di conseguenza, un taglio radicale sui costi delle batterie stesse. Come vedremo in seguito il vertiport verr? implementato con opportune stazioni di ricarica o tunnel che al passaggio dei droni provvederanno nella ricarica mentre i droni, invece, saranno dotati di opportuni sistemi di ricezione dell?energia. LIPO batteries, which are currently the most used in the sector, have an energy density of around 200 Wh/kg, and allow a limited number of charge cycles, in the order of a few hundred, after which they are disposed of. During the various charge cycles, in order to be used at their best, these batteries are subjected to particular charging methods, called BMS (Battery Management System). This function is very delicate and is used precisely to make the most of the batteries. In fact, an unsuitable BMS leads to premature aging of the batteries and in some unfortunate cases to unwanted fires or even explosions of the batteries themselves. Furthermore, it should be noted that lithium battery fires are very difficult to treat. In this sense, there are particular and very complex procedures carried out in various phases that apply different methodologies using: water flow, water mist, foams, CO2, dry powder. These batteries, despite the above-mentioned drawbacks, have a good capacity. of charge and are able to meet the immediate power requests of the drone even in the most critical situations (take-off, hovering, sudden encounters or headwinds) but, all things considered, considering the maximum number of possible recharges, they cost too much, being in the order of a battery charge that can vary from 2 to 4 euros per mission. Costs of this kind, added to the rest, compromise the possibility of carrying out goods collection and delivery services conveniently. These critical issues can be solved by replacing LIPO batteries with other batteries with different and higher-performance technologies, we are talking about hybrid super capacitors HSCs and lithium batteries added with metal salts with particular graphene or silicon cathodes (AMPRIUS). Especially the HSCs require a much more limited recharge time, a few minutes, and demonstrate a battery life in the order of tens of thousands of cycles, being able to provide the same, or very close, energy density of LIPOs. Metal salt batteries, on the other hand, show a density of energy efficiency of at least two or three times that of LIPOs, charging times in the order of 20/25 minutes and possible cycles of up to 1000. In particular, the reduction of charging time becomes a key factor given the lengthening of the operating life of the batteries given the number of possible cycles from a few hundred to tens of thousands. These advantages can therefore be exploited, with the necessary customizations, conveniently also in the world of drones and in particular in the vertiport ecosystem. With these assumptions it becomes necessary to rethink the quick-connect cable battery charging system adopted up to now and no less it becomes obvious to have to design drones around the batteries and not vice versa. In other words, the same construction approach applied to smartphones where the batteries are an integral part of the device must also be applied to drones. The developments highlighted above open the way to new charging techniques by replacing wired connections with wireless systems to be implemented directly on the vertiports or appropriately near them or appropriately positioned in strategic areas for possible multi-person missions. long range. There are several technologies on the market that can be conveniently used for the purpose and in this case power transmission technologies using induction, laser or microwaves capable of transferring beams of electromagnetic energy appropriately conveyed to the drone platform which in turn derives it to the batteries. Wireless technologies can be divided into two main families, the first with radiation and among these; RFTP radio frequency transmission power, MTP microwave transmission power, LTP laser transmission power - the second family without radiation and among these; CPT capacity power transmission, IPT inductive power transmission, ICPT inductive capacitive power transmission. These wireless technologies allow the automation of the charging phase that this invention intends to claim. This transfer of energy in the absence of a cable connection will allow a significant reduction in the waiting times inside the vertiport, a reduction in costs due to manual interventions by operators, a smaller quantity of batteries and a smaller need to dispose of exhausted battery packs, consequently producing a radical cut in the cost of the batteries themselves. As we will see later, the vertiport will be implemented with appropriate charging stations or tunnels that will recharge when the drones pass by, while the drones themselves will be equipped with appropriate energy reception systems.

Brief description of the drawings Brief description of the drawings

Dopo aver descritto nei suoi termini generali l?invenzione qui di seguito la lista delle figure che aiutano meglio a raffigurarne le caratteristiche: After having described the invention in general terms, here is a list of figures that help to better represent its characteristics:

FIG. 1a rappresenta un tipico circuito ICPT per la trasmissione di energia wireless composto da una bobina sul primario ed una bobina sul secondario accoppiate e fatte risonare opportunamente FIG. 1a represents a typical ICPT circuit for wireless energy transmission composed of a coil on the primary and a coil on the secondary coupled and made to resonate appropriately.

FIG. 1b rappresenta uno schema di principio di un circuito ICPT FIG. 1b represents a basic diagram of an ICPT circuit

FIG. 2a rappresenta un tipico circuito MPT macro composto da un primario dove ? piazzato un fascio di antenne (array) trasmissive che focalizzano ed inviano energia in un determinato punto, il secondario, dove ? piazzato l?apparato ricevente (rectenna) FIG. 2a represents a typical macro MPT circuit composed of a primary where a beam of transmitting antennas (array) is placed which focus and send energy to a specific point, the secondary, where the receiving apparatus (rectenna) is placed

FIG. 2b rappresenta un circuito di dettaglio MPT con il relativo schema a blocchi della trasmissione FIG. 2b represents a detailed MPT circuit with the related transmission block diagram

FIG. 3a rappresenta un tipico circuito LPT di dettaglio composto da un primario corrispondente ad una sorgente laser che viene puntata in un determinato punto, il secondario, dove ? piazzato l?apparato ricevente costituito da una cella fotovoltaica FIG. 3a represents a typical detailed LPT circuit composed of a primary corresponding to a laser source that is pointed at a specific point, the secondary, where the receiving apparatus consisting of a photovoltaic cell is placed.

FIG, 3b rappresenta uno schema a blocchi macro di un circuito LPT FIG, 3b represents a macro block diagram of an LPT circuit

FIG. 4a rappresenta una visione di insieme in prospettiva di un vertiport che evidenzia le varie aree operative ed i relativi flussi di lavoro FIG. 4a represents a perspective overview of a vertiport highlighting the various operational areas and related work flows.

FIG. 4b rappresenta una visione di insieme laterale di un vertiport dove si evidenzia la stazione di ricarica wireless FIG. 4b represents a lateral overall view of a vertiport where the wireless charging station is highlighted

FIG. 5 rappresenta la vista dall?alto di un vertiport con evidenziata la postazione di ricarica wireless e le varie zone operative FIG. 5 shows the top view of a vertiport with the wireless charging station and the various operating areas highlighted.

FIG. 6 rappresenta un impianto di ricarica wireless utilizzato in ambito automobilistico. FIG. 6 represents a wireless charging system used in the automotive sector.

FIG. 7 rappresenta uno schema a blocchi riguardante le fasi operative di ricarica cui il drone viene sottoposto FIG. 7 represents a block diagram of the charging operating phases to which the drone is subjected.

FIG. 8 rappresenta una cabina equipaggiata con il primario montato sul tetto ed i relativi nastri trasportatori di derivazione per l?ingresso e l?uscita del drone FIG. 8 represents a cabin equipped with the primary mounted on the roof and the related derivation conveyor belts for the entry and exit of the drone

FIG. 9a rappresenta una vista frontale di drone equipaggiato di secondario costituito da una bobina posta in prossimit? e tutt?intorno dei bracci ove trovasi i motori FIG. 9a represents a front view of a drone equipped with a secondary consisting of a coil placed near and all around the arms where the motors are located.

FIG. 9b vista dall?alto del drone ove montata bobina di primario in prossimit? dei bracci di sostegno dei motori FIG. 9b top view of the drone with the primary coil mounted near the motor support arms

FIG. 10a rappresenta una vista frontale di drone equipaggiato di bobina, secondario, posto in corrispondenza del carrello di sostegno del drone FIG. 10a represents a front view of a drone equipped with a secondary coil, placed in correspondence with the drone support trolley.

FIG. 10b rappresenta una vista dall?alto del drone equipaggiato di bobina, secondario, posto in corrispondenza del carrello di sostegno FIG. 10b represents a top view of the drone equipped with a secondary coil, placed in correspondence with the support trolley.

FIG. 11 rappresenta batteria tunnel predisposti per la ricarica multipla e simultanea di droni FIG. 11 represents battery tunnels set up for multiple and simultaneous charging of drones

FIG. 12 rappresenta un esempio di cabina singola ad apertura e chiusura automatica per servizi autonomi di rifornimento e composta da due semicilindri di cui il superiore, ruotabile, viene portato in chiusura durante la fasi di ricarica. Nella posizione in figura si evidenzia la piazzola di atterraggio del drone sotto la quale piazzola vengono piazzati i primari FIG. 12 represents an example of a single cabin with automatic opening and closing for autonomous refueling services and composed of two semi-cylinders of which the upper one, which can be rotated, is brought to the closed position during the recharging phase. The position in the figure highlights the landing pad of the drone under which the primary pads are placed.

Detailed Description Detailed Description

Prima di descrivere meticolosamente le forme di realizzazione, relative alle fasi del metodo e del sistema di cui alla trasmissione, ricezione e trasferimento di potenza senza fili, va precisato, che queste soluzioni saranno disposte nella maniera ritenuta pi? opportuna ma ovviamente variazioni sull?invenzione tecniche e logiche devono essere considerate all?interno del dominio dell?invenzione stessa. Di conseguenza, i componenti del sistema sono stati rappresentati, ove appropriato, da simboli convenzionali nei disegni, mostrando dettagli specifici che sono pertinenti per la comprensione delle forme di realizzazione in modo da rendere la descrizione pi? intellegibile con dettagli che risulteranno facilmente evidenti all?esperto di settore. Before describing in detail the embodiments, relating to the steps of the method and system of wireless power transmission, reception and transfer, it should be noted that these solutions will be arranged in the manner deemed most appropriate but obviously technical and logical variations on the invention must be considered within the domain of the invention itself. Accordingly, the components of the system have been represented, where appropriate, by conventional symbols in the drawings, showing specific details that are pertinent to the understanding of the embodiments in order to make the description more intelligible with details that will be easily evident to the expert in the field.

Vengono qui descritte forme di realizzazione dettagliate; tuttavia, si deve comprendere che le forme di realizzazione descritte sono semplicemente esemplificative delle invenzioni rivendicate, che possono essere realizzate in varie forme. Pertanto, i dettagli strutturali e funzionali specifici qui descritti non devono essere interpretati come limitativi, ma semplicemente come una base per le rivendicazioni e come una base rappresentativa per insegnare all?esperto del ramo come impiegare variamente i concetti divulgati in una struttura o metodo appropriato. Inoltre, i termini e le frasi qui utilizzati non intendono essere limitativi, ma piuttosto fornire una descrizione comprensibile del trovato. Detailed embodiments are described herein; however, it should be understood that the embodiments described are merely exemplary of the claimed inventions, which may be embodied in various forms. Therefore, the specific structural and functional details described herein are not to be construed as limiting, but merely as a basis for the claims and as a representative basis for teaching one skilled in the art how to variously employ the disclosed concepts in an appropriate structure or method. Furthermore, the terms and phrases used herein are not intended to be limiting, but rather to provide an understandable description of the invention.

Esistono sul mercato, come precedentemente descritto, diverse tecnologie di POWER Transmission che possono essere convenientemente utilizzate. Si tratta di considerare apparati che trasferiscono ad un secondario vari tipi di energia che deve opportunamente essere trasformata in corrente elettrica. Ci soffermeremo sulle tre che vengono considerate le pi? affini e potenzialmente adeguate per poter corrispondere allo scopo e fra queste: There are on the market, as previously described, different POWER Transmission technologies that can be conveniently used. It is a matter of considering devices that transfer various types of energy to a secondary that must be appropriately transformed into electric current. We will focus on the three that are considered the most similar and potentially adequate to be able to correspond to the purpose and among these:

- Sistemi ad induzione magnetica risonante - ICPT - Resonant Magnetic Induction Systems - ICPT

- Sistemi a microonde - MPT - Microwave Systems - MPT

- Sistemi a laser - LPT - Laser Systems - LPT

Sistemi ad induzione magnetica risonante ICPT ICPT Resonant Magnetic Induction Systems

Questo sistema venne usato originariamente da Nicola Tesla (Tesla coil). Trattasi di un sistema costituito da un primario ed un secondario dove le due bobine, in risonanza, vengono accoppiate fra di loro e attraverso opportune modifiche alla corrente di pilotaggio del primario riescono a trasferire la potenza modulandola nei modi desiderati. In Fig.1a e 1b il circuito e lo schema di funzionamento. Applicazioni industriali di questa tecnologia possono essere ritrovate al sito https://witricity.com/technology/ riguardo alla tecnologia e su https://witricity.com/technology/whymagnetic-resonance/ riguardo alle caratterisitiche dei circuiti risonanti. Ed ancora una panoramica della tecnologia la possiamo apprendere da Google Patents This system was originally used by Nicola Tesla (Tesla coil). It is a system consisting of a primary and a secondary where the two coils, in resonance, are coupled together and through appropriate changes to the primary driving current they are able to transfer the power by modulating it in the desired ways. In Fig. 1a and 1b the circuit and the operating diagram. Industrial applications of this technology can be found at the site https://witricity.com/technology/ regarding the technology and at https://witricity.com/technology/whymagnetic-resonance/ regarding the characteristics of resonant circuits. And again an overview of the technology can be learned from Google Patents

https://patents.google.com/patent/US8035255B2/en?assignee=witricity&oq=witricity dove ancora pi? in dettaglio viene indicata approfonditamente la tecnologia. La tecnologia risonante permette rendimenti, come insegna Witricity sino ed oltre il 90% con potenze trasferibili ? oltre i 50 Kw. https://patents.google.com/patent/US8035255B2/en?assignee=witricity&oq=witricity where the technology is indicated in even more detail. The resonant technology allows yields, as Witricity teaches up to and beyond 90% with transferable powers ? over 50 Kw.

Sistemi a Microonde MPT MPT Microwave Systems

Questo sistema ? di fatto di uso comune e quotidiano dato che trattasi applicare lo stesso principio che viene utilizzato nei normali forni a microonde casalinghi che usano la tecnologia MAGNETRON. Molto schematicamente un emettitore di microonde, una antenna di trasmissione ed un RECTENNA, definizione tecnica del sistema ricevente. Il Magnetron preso solo quale esempio descrittivo sul sistema applicato non ? adatto per lo scopo, dato che le potenze raggiungibili sono nell?ordine di centinaia di Watts sino ad 1 Kw. Nel caso di potenze superiori si usano pi? antenne ad alto guadagno, in array, focalizzate in un medesimo punto che riescono ad esprimere potenze ben superiori nell?ordine di decine di Kw. In Fig. 2a e 2b lo schema a blocchi macro e pi? in dettaglio un ulteriore schema delle varie componenti che costituiscono il sistema. Applicazioni industriali di questa tecnologia vengono promosse a livello globale da diverse aziende fra queste non ultima una societ? neo zelandese che sta applicando questa tecnologia nel trasporto di energia tra punti diversi distanziati fra di loro da poche centinaia di metri sino a kilometri https://emrod.energy/wireless-power/ ed, https://patents.google.com/?assignee=emrod&oq=emrod Le difficolt? che potrebbero risiedere consistono nella difficolt? di contenere le dimensioni dell?apparato ricevente che per consentire le potenze richieste potrebbero occupare, sul drone aree molto grandi. Questa tecnologia permette un rendimento medio nell?intorno dell?85% e potenze sino a 25Kw This system is in fact in common and daily use since it involves applying the same principle that is used in normal household microwave ovens that use MAGNETRON technology. Very schematically a microwave emitter, a transmission antenna and a RECTENNA, the technical definition of the receiving system. The Magnetron taken only as a descriptive example of the applied system is not suitable for the purpose, since the achievable powers are in the order of hundreds of Watts up to 1 Kw. In the case of higher powers, multiple high-gain antennas are used, in arrays, focused on the same point which are able to express much higher powers in the order of tens of Kw. In Fig. 2a and 2b the macro block diagram and in more detail a further diagram of the various components that make up the system. Industrial applications of this technology are promoted globally by various companies, among which not least a company New Zealander who is applying this technology in the transport of energy between different points spaced from a few hundred meters to kilometers https://emrod.energy/wireless-power/ and, https://patents.google.com/?assignee=emrod&oq=emrod The difficulties that could arise consist in the difficulty of containing the size of the receiving apparatus which, to allow the required power, could occupy very large areas on the drone. This technology allows an average efficiency of around 85% and power up to 25Kw

Sistemi a Laser LPT LPT Laser Systems

Questo sistema ha trovato anche recentemente la sua pi? promettente applicazione in ambito militare. Come per le microonde pu? essere utilizzato per fornire energia direttamente al veicolo preso in considerazione in real-time. In questo modo il veicolo riceve la potenza riducendo le dimensioni della batteria a bordo di quest?ultimo o addirittura permettere al mezzo di evitare le operazioni di rifornimento specialmente per i droni in volo. Anche in questo caso trattasi di un apparato composto da un?origine trasmittente cui corrisponde un apparato ricevente che semplicemente ? costituito da celle fotovoltaiche. In Fig. 3a e 3b uno lo schema a blocchi di un sistema LPT - Laser Power transmittor. This system has also recently found its most promising application in the military field. As with microwaves, it can be used to supply energy directly to the vehicle under consideration in real-time. In this way, the vehicle receives power by reducing the size of the battery on board the latter or even allowing the vehicle to avoid refueling operations, especially for drones in flight. Also in this case, it is a device composed of a transmitting source which corresponds to a receiving device which is simply made up of photovoltaic cells. In Fig. 3a and 3b, a block diagram of a LPT - Laser Power transmittor system.

Qui di seguito il link relativo alle applicazioni realizzabili con la su detta tecnologia. https://www.researchgate.net/publication/253609485_Laser_power_beaming_for_defense_and_sec urity_applications . Come per la tecnologia a Microonde anche la tecnologia a Laser per avere delle potenze adeguate ha bisogno di dimensioni sufficienti per contenere le cavit? risonanti che similarmente a delle celle fotovoltaiche, in ricezione, ? in grado di convertire i fotoni in corrente continua. Questa tecnologia permette rendimenti sino al 50% per potenze sino a 20 Kw. Below is the link relating to the applications that can be achieved with the aforementioned technology. https://www.researchgate.net/publication/253609485_Laser_power_beaming_for_defense_and_security_applications . As with Microwave technology, Laser technology also needs sufficient dimensions to contain the resonant cavities to have adequate power, which similarly to photovoltaic cells, in reception, are able to convert photons into direct current. This technology allows yields of up to 50% for powers up to 20 kW.

Le tecnologie appena elencate sono tutte utilizzabili allo scopo per eseguire la ricarica delle batterie direttamente sui droni. Facendo fra di loro le opportune valutazioni sui vantaggi e gli svantaggi le tre soluzioni considerate possono dirsi potenzialmente fra di loro equivalenti ma a detta del richiedente almeno per ora risulta di pi? agevole attuazione il trasferimento di energia mediante induzione magnetica risonante ICPT. The technologies just listed can all be used for the purpose of charging batteries directly on drones. By making appropriate assessments of their advantages and disadvantages, the three solutions considered can be said to be potentially equivalent to each other, but according to the applicant, at least for now, the transfer of energy by means of resonant magnetic induction ICPT is easier to implement.

Le tecnologie di cui sopra sono principalmente pensate per scenari in campo aperto e ci?, la distanza fra il primario ed il secondario, ha una grande influenza sulle effettive capacit? trasmissive. Le rese sopra riportate possono quindi migliorare fortemente quando le distanze fra primario e secondario vengono ridotte al minimo. Nel caso del trovato in questione, la ricarica viene approntata subito prima del percorso a carosello del vertiport andando ad adibire dei luoghi precisi e delimitati dove l?operazione di ricarica avviene in completa sicurezza e ci? facendo, come detto, particolare attenzione nel ridurre il pi? possibile le distanze fra gli apparati riceventi ed apparati emittenti. La costruzione a tunnel permette, mantenendo le opportune distanze fra le varie sorgenti energetiche ed i droni, fra un drone e l?altro e questi ultimi con gli apparati radio di comando accesi, di ricaricare automaticamente i droni che alla fine del percorso, all?uscita del tunnel, sono pronti per la missione successiva limitando al minimo l?entit? delle perdite trasmissive. Il tunnel pu? essere costruito in varie forme e misure, quale parallelepipedi o a forma cilindrica o semicilindrica con una porta di ingresso ed una di uscita che possono essere opportunamente chiuse durante le fasi di ricarica. Il tunnel, ulteriormente, viene schermato adottando sul corpo dell?impianto e sulle porte di ingresso ed uscita pannelli, gabbie, e quant?altro per schermare opportunamente l?esecuzione delle ricariche stesse rispetto all?ambiente circostante salvaguardando altres? gli operatori da campi o raggi indesiderati. Anche le cabine di ricarica possono essere dei parallelepipedi o avere una forma cilindrica o semicilindrico dove in questo caso l?ingresso in area del drone pu? essere eseguito mediante opportuni nastri di derivazione che vanno a convogliare verso una porta di ingresso/uscita od eventualmente la cabina in questa ulteriore condizione pu? essere composta da due semicilindri, il primo semicilindro contenente secondo, quando la postazione ? in ricezione atterraggio di un drone che una volta atterrato fa in modo che uno dei due semicilindri ruoti coassialmente andando a ricoprire il drone appena atterrato che deve essere ricaricato. The above technologies are mainly designed for open field scenarios and this, the distance between the primary and the secondary, has a great influence on the actual transmission capabilities. The above-mentioned yields can therefore improve significantly when the distances between the primary and secondary are reduced to a minimum. In the case of the invention in question, the recharging is prepared immediately before the carousel path of the vertiport by setting aside specific and delimited places where the recharging operation takes place in complete safety and this by paying particular attention, as mentioned, to reducing the distances between the receiving devices and the transmitting devices as much as possible. The tunnel construction allows, by maintaining the appropriate distances between the various energy sources and the drones, between one drone and another and the latter with the radio control devices turned on, to automatically recharge the drones which at the end of the path, at the tunnel exit, are ready for the next mission, limiting the amount of transmission losses to a minimum. The tunnel can be built in various shapes and sizes, such as parallelepipeds or cylindrical or semi-cylindrical with an entry door and an exit door that can be conveniently closed during the charging phases. The tunnel is further shielded by adopting panels, cages, and anything else on the body of the system and on the entry and exit doors to appropriately shield the execution of the recharges themselves from the surrounding environment while also safeguarding the operators from unwanted fields or rays. The charging cabins can also be parallelepipeds or have a cylindrical or semi-cylindrical shape where in this case the entry into the area of the drone can be performed by means of appropriate derivation belts that convey towards an entry/exit door or possibly the cabin in this further condition can be composed of two semi-cylinders, the first semi-cylinder containing the second, when the station is in reception of the landing of a drone which, once landed, causes one of the two semi-cylinders to rotate coaxially, covering the drone which has just landed and which needs to be recharged.

La tecnologia di ricarica dei droni mediante sistema ICPT non ? una novit?. Si veda, ad esempio, Plekhanov et al. che con US9979239 insegna un sistema di ricarica per droni che fa uso di circuiti risonanti. In questo caso i droni, che vengono equipaggiati a loro volta di bobine risonanti, vanno in volo attivo, a posizionarsi in un volume sovrastante un traliccio alla cui sommit? ? opportunamente posta la bobina di cui al circuito primario risonante. Anche se questo sistema potrebbe dirsi adatto allo scopo a detta dello scrivente evidenzia alcune debolezze che fanno propendere per la soluzione a cabina o tunnel da posizionarsi opportunamente all?interno del VERTIPORT o quale postazione singola di ricarica. La ricarica con drone in volo, in campo aperto, obbliga il sistema ad un continuo e minuzioso controllo riguardo al posizionamento che deve mantenere il pi? possibile, nello spazio, lo stesso punto di ricarica. Il mancato rispetto del posizionamento fa scendere drammaticamente la resa del sistema. Inoltre, cariche eseguite su pi? droni simultaneamente, proprio per il movimento dei droni stessi, ? sconsigliata assumendo che lo scenario si presta a potenziali rischi di incidenti fra i droni stessi. Queste bobine creano in campo aperto, non opportunamente schermate, campi elettromagnetici che possono andare a disturbare trasmissioni ed apparati radio posti nelle vicinanze ed anche pericolosamente influenzare gli eventuali astanti. Le ricariche in ambienti aperti avvengono su distanze non sempre precise che variano e che vanno a compromettere la resa trasmissiva di sistema. ICPT system drone charging technology is not new. See, for example, Plekhanov et al. who with US9979239 teaches a drone charging system that uses resonant circuits. In this case the drones, which are in turn equipped with resonant coils, go into active flight, to position themselves in a volume above a pylon at the top of which is appropriately placed the coil of the primary resonant circuit. Even if this system could be said to be suitable for the purpose, in the opinion of the writer, it highlights some weaknesses that make one lean towards the cabin or tunnel solution to be appropriately positioned inside the VERTIPORT or as a single charging station. Charging with a drone in flight, in an open field, forces the system to continuously and meticulously control its positioning, which must maintain the same charging point as much as possible in space. Failure to respect the positioning dramatically reduces the system performance. Furthermore, charges performed on multiple drones can cause the system to be more precise. drones simultaneously, precisely because of the movement of the drones themselves, is not recommended assuming that the scenario lends itself to potential risks of accidents between the drones themselves. These coils create in open fields, not properly shielded, electromagnetic fields that can disturb transmissions and radio equipment placed nearby and also dangerously influence any bystanders. Recharging in open environments occurs over distances that are not always precise and that vary and that compromise the transmission performance of the system.

La tecnologia a, Micro-onde, ? particolarmente adatta per creare dei ponti trasmissivi in ambienti impervi o difficili da collegare dove le due antenne, trasmittente e ricevente sono piazzate fra di loro in vista diretta. Questa tecnologia pu? coprire distanze anche di km ed ? soggetta nella sua efficienza alle variabili situazioni meteorologiche, pioggia ? nebbia ? vapore ed alla precisione di puntamento delle antenne. Questi aspetti, come noto, incidono fortemente sul rendimento trasmissivo. Anche il Laser viene impiegato per trasportare energia a distanze molto elevate come per le microonde ma trova la sua principale applicazione per alimentare costantemente veicoli a terra o in volo. Questo sistema permette di ridurre il peso delle batterie a bordo, aumentando di conseguenza, l?autonomia ed addirittura le stesse batterie potrebbero essere eliminate. Anche in questo caso gli apparati riceventi e trasmittenti devono essere fra di loro in vista, anche la tecnologia laser ? soggetta nel suo rendimento alla situazione meteorologica dell?ambiente circostante. La tecnologia Laser altres? trova il suo miglior impiego da parte di forze armate su scenari operativi ostili ove non presenti infrastrutture per l?alimentazione dell?energia elettrica. Questa soluzione ha una sua caratteristica duale dato che, in detto modo, il sistema oltre ad alimentare i vari apparati presenti elettrici elettronici nel campo operativo quali ad esempio: strumentazioni, wereables, veicoli, velivoli etc. permette di tracciare in tempo reale la posizione di ognuno dei devices presenti sul campo. In questo modo si ottiene da parte delle unit? operative di comando la cos? detta Global Awareness che permette la migliore conduzione possibile delle operazioni. A detta dello scrivente anche se le trasmissioni a laser o a microonde trovano la miglior collocazione negli ambiti appena descritti queste tecnologie possono trovare utilizzo conveniente anche nel trovato. A detta del richiedente, infatti, questi sistemi di ricarica possono essere utilizzati in ambienti delimitati in tunnel o in opportune postazioni fisse, cabine, nei pressi o integrati all?interno del vertiport dove, il raggio laser portante o l?antenna in array sono puntate verso gli apparati riceventi di cui i droni sono equipaggiati. La trasmissione, quindi la ricarica, avviene su distanze minimali fra apparati riceventi e trasmittenti nell?ordine di poche decine di cm. La conformazione fisica di queste postazioni fisse dove sono installati gli apparati trasmittenti e riceventi (sui droni) non soggetti alle distanze chilometriche ed alle condizioni climatiche riescono, in questo scenario, a fornire trasmissione di energia con la massima resa possibile. Oltre a ci?, gli apparati con le opportune schermature, ivi predisposte, sono in grado di evitare qualsiasi potenziale disturbo danno all?ambiente ed alle persone nell?intorno. A valle di tutte le considerazioni fatte in precedenza si ritiene il sistema ad induttanza il pi? adatto e performante almeno al momento attuale anche perch? mutuando le esperienze nell?automotive si ? visto che il sistema, nonostante il trovato venga dislocato in maniera diversa rispetto alle esigenze dell?automotive, riesce agevolmente a trasferire correnti di decine e decine di ampere rendendo possibile una ricarica veloce dei droni. A supporto ulteriore si veda anche lo studio di ENEA che ha affrontato il problema della ricarica wireless con bobine ad induttanza, ed i documenti relativi al progetto ed alla creazione di un prototipo intitolati rispettivamente PROGETTO DI UN SISTEMA DI BOBINE PER IL TRASFERIMENTO DI POTENZA DINAMICO SENZA CONTATTO (Report RdS/PAR2015/208) e PROTOTIPO DI UN SISTEMA DI BOBINE PER IL TRASFERIMENTO DINAMICO SENZA CONTATTO: PROGETTO, REALIZZAZIONE E VERIFICA SPERIMENTALE (Report RdS/PAR2027/244). Quanto indicato precedentemente nella presente domanda possono convenientemente rappresentare una soluzione per i sistemi di ricarica per droni. Le soluzioni possono adattarsi ad applicazioni singole per la ricarica di un drone che, come vedremo applicate ai vertiport, a flotte di droni. Microwave technology is particularly suitable for creating transmission bridges in impervious or difficult to connect environments where the two antennas, transmitting and receiving, are placed in direct line of sight. This technology can cover distances of up to km and is subject in its efficiency to variable weather conditions, rain, fog, steam and to the precision of the antennas' pointing. These aspects, as is known, have a strong impact on transmission performance. Laser is also used to transport energy over very long distances, as with microwaves, but its main application is to constantly power vehicles on the ground or in flight. This system allows for a reduction in the weight of the batteries on board, consequently increasing autonomy and even the batteries themselves could be eliminated. Also in this case, the receiving and transmitting devices must be in line of sight, and laser technology is also subject in its performance to the weather conditions of the surrounding environment. Laser technology is also finds its best use by armed forces in hostile operational scenarios where there is no infrastructure for power supply. This solution has a dual characteristic given that, in this way, the system, in addition to powering the various electrical and electronic devices present in the operational field such as: instruments, wereables, vehicles, aircraft, etc., allows the position of each device present in the field to be tracked in real time. In this way, the so-called Global Awareness is obtained by the operational command units, which allows the best possible management of operations. According to the writer, even if laser or microwave transmissions find their best place in the areas just described, these technologies can also find convenient use in the invention. According to the applicant, in fact, these charging systems can be used in delimited environments in tunnels or in suitable fixed positions, cabins, near or integrated inside the vertiport where the carrier laser beam or the array antenna are pointed towards the receiving devices with which the drones are equipped. The transmission, therefore the recharging, occurs over minimal distances between the receiving and transmitting devices in the order of a few tens of cm. The physical conformation of these fixed stations where the transmitting and receiving devices are installed (on the drones) not subject to kilometric distances and climatic conditions are able, in this scenario, to provide energy transmission with the maximum possible yield. In addition to this, the devices with the appropriate shielding, arranged there, are able to avoid any potential disturbance or damage to the environment and to the people in the surrounding area. Following all the considerations made previously, the inductance system is considered the most suitable and performing at least at the moment also because, borrowing the experiences in the automotive sector, it has been seen that the system, despite the invention being positioned differently with respect to the needs of the automotive sector, is easily able to transfer currents of tens and tens of amperes making a fast recharging of the drones possible. For further support, see also the ENEA study that addressed the problem of wireless charging with inductance coils, and the documents relating to the project and the creation of a prototype entitled respectively PROJECT OF A SYSTEM OF COILS FOR DYNAMIC POWER TRANSFER WITHOUT CONTACT (Report RdS/PAR2015/208) and PROTOTYPE OF A SYSTEM OF COILS FOR DYNAMIC POWER TRANSFER WITHOUT CONTACT: DESIGN, REALIZATION AND EXPERIMENTAL VERIFICATION (Report RdS/PAR2027/244). What is indicated previously in this question can conveniently represent a solution for drone charging systems. The solutions can be adapted to single applications for charging a drone which, as we will see applied to vertiports, to fleets of drones.

Il vertiport come accennato in precedenza lo si pu? descrivere sinteticamente come un parcheggio meccanizzato dove oltre allo stazionamento insistono operatori che sovrintendono le manutenzioni cui i droni vengono sottoposti. Si tratta come nelle figure di insieme Fig.4a e 4b di un carosello dove l?ingresso all?impianto corrisponde all?area di atterraggio da dove il drone inizia il suo percorso sino all?area di decollo pronto per la successiva missione. L?impianto, che si compone di svariati nastri trasportatori e di montacarichi viene dimensionato in base alle esigenze e della quantit? di droni da doversi contenere. Il modulo, prototipo, preso in esame evidenzia una capacit? di contenimento sino a 12 droni. Trattasi di un sistema scalabile dove al primo modulo per aumentarne la sua capienza si aggiungono piani e relative aree di decollo e atterraggio affiancando uno o pi? moduli identici. I moduli in questione sono comunque sincronizzati fra di loro ed in ogni caso eseguono la propria movimentazione interna guidati dal PLC e dal Guide & Management del gruppo di volo. The vertiport, as previously mentioned, can be briefly described as a mechanized parking lot where, in addition to parking, there are operators who supervise the maintenance to which the drones are subjected. As in the overall figures Fig.4a and 4b, it is a carousel where the entrance to the system corresponds to the landing area from where the drone begins its journey to the take-off area ready for the next mission. The system, which is made up of various conveyor belts and freight elevators, is sized based on the needs and quantity of drones to be contained. The prototype module examined shows a capacity of containing up to 12 drones. It is a scalable system where, to increase its capacity, floors and relative take-off and landing areas are added to the first module by placing one or more identical modules next to it. The modules in question are however synchronized with each other and in any case carry out their internal movements guided by the PLC and the Guide & Management of the flight group.

In Fig. 5 la visione del vertiport dall?alto di uno dei nastri di appoggio dove i droni vanno a posizionarsi per ricevere in situazione di movimento o posizionati nell?area predisposta, la ricarica mediante una delle tecnologie di cui sopra. Detto nastro sormontato da un tunnel, opportunamente schermato, di lunghezza determinata in base alle esigenze ed al numero di droni ospitati nel vertiport, nel quale si trovano installati i vari primari trasmissivi. Il drone in questo caso viene movimentato opportunamente verso l?uscita, mantenendo attiva la ricarica wireless. Quale alternativa al tunnel possono essere usate convenientemente delle cabine nel numero necessario. In questo caso le ricariche non avvengono in continuo come nel tunnel ma una in una soluzione denominata in batch, uno alla volta. Questa soluzione anche se pi? complessa in termini costruttivi e gestionali risulta essere pi? performante in quanto gli accoppiamenti fra bobine sorgenti e riceventi risultano essere migliori senza perdite di carico dovute agli spostamenti. Come nel tunnel sul soffitto interno della cabina viene installata la relativa bobina relativa al primario e sempre all?interno vengono predisposti degli apparati di comunicazione per mantenere sempre il contatto radio fra il drone e l?esterno. Sistemi per dette trasmissioni possono essere scelti fra come Bluetooth, NFC, RFiD, WiFi, LTE. Il drone entra automaticamente nella cabina stessa e rimane l? posizionato, viene esposto alla ricarica ed una volta terminato il ciclo esce automaticamente dalla cabina stessa a batterie ricaricate. Ovviamente l?impianto di ricarica WIRELESS pu? essere utilizzato disaccoppiato dal vertiport quando ad esempio l?esigenza di stalli di parcheggio ? minore. Infatti, per flotte di dimensioni limitate non si presenta la necessit? di un parcheggio meccanizzato ed inoltre detta esigenza non si presenta quando l?impianto di ricarica pu? essere utilizzato per aumentare il raggio di azione del vertiport. In questo caso l?impianto pu? diventare un semplice centro di rifornimento cos? da ricreare una rete distributiva che pu? essere posizionata strategicamente sul territorio servendo droni che presentano esigenza di ricarica. In Fig. 5 the view of the vertiport from above of one of the support belts where the drones are positioned to receive, in a situation of movement or positioned in the prepared area, the recharge using one of the technologies mentioned above. Said belt is surmounted by a tunnel, appropriately shielded, of a length determined based on the needs and the number of drones hosted in the vertiport, in which the various primary transmitters are installed. In this case the drone is appropriately moved towards the exit, keeping the wireless recharge active. As an alternative to the tunnel, cabins can be conveniently used in the necessary number. In this case the recharges do not occur continuously as in the tunnel but one in a solution called batch, one at a time. This solution, although more complex in terms of construction and management, turns out to be more performing as the couplings between source and receiving coils are better without load losses due to the movements. As in the tunnel on the internal ceiling of the cabin, the relative coil relative to the primary is installed and communication devices are always set up inside to always maintain radio contact between the drone and the outside. Systems for said transmissions can be chosen from Bluetooth, NFC, RFiD, WiFi, LTE. The drone automatically enters the cabin itself and remains there positioned, is exposed to charging and once the cycle is finished it automatically exits the cabin itself with recharged batteries. Obviously the WIRELESS charging system can be used decoupled from the vertiport when, for example, the need for parking spaces is less. In fact, for fleets of limited size there is no need for mechanized parking and furthermore this need does not arise when the charging system can be used to increase the range of action of the vertiport. In this case the system can become a simple refueling center so as to recreate a distribution network that can be strategically positioned on the territory serving drones that need charging.

Lo schema di un generico impianto di ricarica WIRELESS per automobili ad induzione risonante accoppiato lo possiamo trovare in Fig. 6. In questo caso il sistema di alimentazione, collegato alla rete elettrica trasmette energia al primario, la bobina, piazzata opportunamente nel pavimento mentre, la stessa, viene accoppiata alla bobina del secondario, una volta che il veicolo si ? piazzato in corrispondenza nella posizione designata. A detta fase segue il trasferimento di energia e quindi la ricarica delle batterie. Lo schema appena descritto pu? essere opportunamente aggiustato per gli usi e le necessit? in ambito droni. Con il trovato in questione, infatti, l?automatismo della fase di ricarica abbinato al tempo di ricarica ed al numero di cicli possibile con le nuove batterie HSCs permetter? un grande vantaggio in termini di economicit? e resilienza dell?intero sistema. The scheme of a generic WIRELESS charging system for cars with coupled resonant induction can be found in Fig. 6. In this case, the power supply system, connected to the electrical network, transmits energy to the primary, the coil, placed appropriately in the floor while the same is coupled to the secondary coil, once the vehicle has positioned itself in the designated position. This phase is followed by the transfer of energy and therefore the recharging of the batteries. The scheme just described can be appropriately adjusted for the uses and needs in the drone sector. With the invention in question, in fact, the automation of the recharging phase combined with the recharging time and the number of cycles possible with the new HSCs batteries will allow a great advantage in terms of cost-effectiveness and resilience of the entire system.

In un esempio tipico di utilizzo come schematizzato nella tabella 100 di Fig.7 il drone via telemetria comunica il suo status dopo aver eseguito l?atterraggio nella piazzola a lui riservata dal Fleet Management. Il drone si pone in situazione motori off e comunica la percentuale di carica delle batterie. Il PLC fa arrivare il drone alla cabina, opportunamente schermata, a lui assegnata. La cabina, dotata di pannelli di chiusura, provvede a chiudere gli ingressi con opportuni pannelli schermati. Il drone si pone in funzione ricarica, il sistema di ricarica viene acceso ed i 2 circuiti induttivi risonanti si accoppiano, il sistema di ricarica modula e compensa eventuali sfasamenti. Il sistema inizia la ricarica attraverso i due circuiti risonanti. Il sistema di ricarica controlla costantemente la percentuale di carica delle batterie sino al raggiungimento del 100% e a tale risultato spegne il primario, sorgente di energia. Le porte si aprono ed il drone appena ricaricato viene fatto uscire e distribuito ai successivi servizi cui ? assegnato. La cabina si pone in posizione di attesa per altri successivi cicli di ricarica. In a typical example of use as outlined in Table 100 of Fig.7, the drone communicates its status via telemetry after landing on the pad reserved for it by Fleet Management. The drone goes into the engines off situation and communicates the percentage of battery charge. The PLC makes the drone arrive at the cabin, appropriately shielded, assigned to it. The cabin, equipped with closing panels, closes the entrances with appropriate shielded panels. The drone goes into recharging mode, the charging system is turned on and the 2 resonant inductive circuits couple, the charging system modulates and compensates for any phase shifts. The system begins recharging through the two resonant circuits. The charging system constantly checks the percentage of battery charge until it reaches 100% and at this result it turns off the primary, the energy source. The doors open and the newly recharged drone is released and distributed to the subsequent services to which it is assigned. The cabin goes into a waiting position for other subsequent recharging cycles.

L?assenza di contatto fisico fra connettori e conduttori evidenzia una serie di vantaggi ulteriori, e fra questi, nessun cavo di collegamento e quindi nessuna manutenzione ai cavi stessi. La trasmissione di energia pu? avvenire anche in ambienti e su soggetti polverosi ed umidi. Sicuramente l?assenza dei cavi permette l?ulteriore automazione dell?intero sistema e quindi l?insieme si presenta di pi? facile utilizzo. Il sistema cos? congegnato permette un sicuro vantaggio economico dovuto al migliore utilizzo della piattaforma drone che ne riceve vantaggio anche in termine di ulteriore payload disponibile, dato che le batterie sono inglobate nello chassis del drone stesso permettendo un considerevole risparmio di peso. Il sistema altres? rende possibile un minore dispendio di batterie che in precedenza dovevano essere acquistate in un numero di almeno due o tre volte la flotta di droni coinvolta. Il sistema altres? si presenta pi? sicuro limitando ulteriormente il contatto delle persone con le eliche dei droni mentre l?intero sistema ne guadagna ulteriormente in flessibilit? ed organizzazione del servizio cui il vertiport deve corrispondere. The absence of physical contact between connectors and conductors highlights a series of additional advantages, and among these, no connection cables and therefore no maintenance on the cables themselves. Energy transmission can also occur in dusty and humid environments and subjects. Certainly the absence of cables allows further automation of the entire system and therefore the whole is easier to use. The system designed in this way allows a certain economic advantage due to the better use of the drone platform which also benefits in terms of additional available payload, given that the batteries are incorporated into the chassis of the drone itself allowing a considerable saving in weight. The system also makes possible a lower expenditure of batteries that previously had to be purchased in a number at least two or three times the fleet of drones involved. The system also appears safer by further limiting the contact of people with the drone propellers while the entire system further gains in flexibility and organization of the service to which the vertiport must correspond.

Legenda dei termini Legend of terms

Vertiport: area o impianto costituito a moduli, scalabile, adibito per la gestione organizzata ed automatizzata di droni Vertiport: area or facility made up of modules, scalable, used for the organised and automated management of drones

Lipo: Sistema di accumulo, Batteria ai polimeri di Litio Lipo: Storage System, Lithium Polymer Battery

Bvlos: Operazioni di volo eseguite oltre la vista dell?operatore Bvlos: Flight operations performed beyond the operator's sight

PLC: Controllore Logico Programmabile PLC: Programmable Logic Controller

Witricity: Societ? USA specializzata nella tecnologia di trasmissione energetica per la ricarica di autoveicoli Witricity: US company specializing in energy transmission technology for charging vehicles

U-SPACE: provider centrale per i servizi autorizzativi delle missioni di droni U-SPACE: Central Provider for Drone Mission Authorization Services

HSCs: Sistemi di accumulo ibridi basati su supercapacitori HSCs: Hybrid storage systems based on supercapacitors

Global awareness: Conoscenza globale dello scenario operativo Global awareness: Global knowledge of the operating scenario

Fleet management: Gestione della flotta droni riferibile al vertiport Fleet management: Management of the drone fleet related to the vertiport

Guide management: Gestione delle missioni della flotta del vertiport Guide management: Vertiport fleet mission management

UAV: Aeromobile guidato da remoto senza equipaggio a bordo UAV: Remotely operated aircraft without a crew on board

Per queste motivazioni si descrivono le seguenti rivendicazioni For these reasons the following claims are described:

Claims

1) Management system, wireless charging, for drones, called vertiport which includes:

a landing area, a take-off area, a charging area, the latter characterised by the installation of a wireless charging system, and optionally: a parking area and/or a maintenance area;

- where the charging system is connected to the operational areas of the vertiport via conveyor belts that move the drones in a carousel between the various areas,

- where the charging system, the primary one, is housed inside cabins and/or tunnels sized according to the specifications of the drones to be hosted,

- where cabins or tunnels are shielded against electromagnetic, frequency and heat effects caused by energy sources,

- where the cabins or tunnels are equipped with bidirectional transmission devices capable of allowing the hosted drones to communicate with the external guidance and control system,

- where the vertiport is controlled and commanded by a PLC system, or equivalent system, which guides the drones inside it to be parked, stowed, maintained, supervising the recharging phases of said vehicles,

- where the drones, landed in the reserved areas, are sent to the cabins/tunnels with the engines off but with the radio communication transmission equipment operational and connected to the Fleet management system,

- where the communication transmission devices can be chosen between Bluetooth, NFC, RFiD, WiFi, LTE, LoRa,

- where the drones are controlled by fleet management and the system is controlled by a PLC or equivalent computer system interfaced with Fleet Management.

2) System according to the previous claim characterised by a wireless charging apparatus where:

- battery charging includes a subsystem consisting of an energy transmission system, the primary, and an energy reception subsystem, the secondary;

- where the primary is mounted on the ground or on relative supports,

- where is the secondary mounted on the drone,

- where the drone, not in flight, is recharged on the ground or in the designated area,

- where charging takes place at a fixed and predetermined distance between the primary and secondary, - where the subsystem, the primary, is powered by the electrical network and provides for the control of the energy transmitter,

- where the subsystem, the secondary one, on the drone receives the energy and uses it to recharge the batteries through a control system that monitors and supervises the recharging operations,

- where the wireless transmission system of electrical energy between the primary and secondary occurs: by means of primary and secondary coils which are made to resonate and/or by means of antennas which radiate radio-frequency energy in a focused manner towards a receiving antenna and/or a laser beam pointed at the receiving apparatus made up of photovoltaic cells.

3) System according to the previous claims where the system for sending and receiving wireless energy consists of two coils, one mounted on the drone, the secondary, and one installed in the dedicated space, on the ground in the cabin or in the tunnel, the primary,

- where the two coils are coupled and made to resonate at frequencies varying between 20 and 140 kHz and preferably at 85kHz

- where the drones are positioned exactly at the point where the energy transmission efficiency is maximum and where the control system minimizes energy transfer losses.

4) System according to one of the preceding claims where the energy transfer loss compensation circuit can be chosen from the so-called: Series-Series, Series-Parallel, Parallel-Series, Parallel-Parallel and LCC circuits.

5) System according to one of the preceding claims where the cabins or tunnels are equipped with doors controlled by automatic dynamic devices for opening and closing the cabin or tunnel during charging operations.

6) System according to one of the previous claims where the wireless energy transfer and reception systems can be of different types and among these: RFTP Radio Frequency Transmission Power, MPT Microwave Power Transmission, LPT Laser Power Transmission, CPT Capacity Power Transmission, IPT Inductive Power Transmission and lastly ICPT Inductive Capacitive Power Transmission.

7) Method for the management of drones subject to automatic wireless charging inside vertiports characterised by the following operational phases:

- The drone, as per the mission in coordination with the fleet management, prepares itself for recharging operations,

- The drone lands in the designated area and goes into standby mode with the propulsion system turned off and the communication and telemetry system turned on,

- The external control system receives information about the drone's status, - The drone arrives inside the cabin or tunnel via conveyor belts,

- The two primary and secondary subsystems are synchronized with each other,

- The primary connected to the energy source is triggered by the control device and begins to transmit energy to the secondary,

- The system carries out the adaptation operations between the transmitting system and the receiving system, - The secondary mounted on the drone receives the energy that goes to recharge the batteries whose charge level is communicated externally,

- Energy transmission continues until the desired battery charge percentage is reached,

- At the end of the charging cycle, the drone is transferred to one of the operational areas.