TWI805337B

TWI805337B - 充氣式飛行載具的安全系統及其運作方法

Info

Publication number: TWI805337B
Application number: TW111115645A
Authority: TW
Inventors: 陳永龍
Original assignee: 天興化工股份有限公司
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-06-11
Also published as: TW202342330A

Abstract

一種充氣式飛行載具的安全系統，包含一運作單元、一安裝於該充氣式飛行載具的主控單元、一與該主控單元獨立的獨立單元，及一連接該主控單元及該獨立單元的地面單元。該主控單元包括一能控制該運作單元啟動的控制模組、一用以監控航行的監控模組，及一通訊模組。該獨立單元包括一持續發出確認訊號的發訊模組，及一連接該發訊模組且能控制該運作單元啟動的啟動模組。該地面單元包括一連接該通訊模組的主理模組，及一連接該發訊模組並能判斷該啟動模組是否運作的緊急模組。而本發明亦提供該充氣式飛行載具的安全系統之運作方法。

Description

充氣式飛行載具的安全系統及其運作方法

本發明是有關於一種飛行器的安全系統及運行方法，特別是指一種充氣式飛行載具的安全系統及其運作方法。

充氣式飛行載具相較於其他種類的飛行器而言，具有可原地升降、運送便利、易於搭載其他設備等等的優點，目前在救災、機動性支援作業、大範圍農牧上都能發揮其特點而有長足幫助。除此之外，近年來因充氣式飛行載具的性能大幅提升，在飛行高度以及可航行距離都有顯著的突破，也使得充氣式飛行載具可因應更多元化的作業需求。

其中，若是所述充氣式飛行載具的飛行高度較高，或者航行距離較遠時，則難以透過傳統之肉眼觀察或繫索牽引的方式來確保其運作的安全。特別是能進行高空飛行或者長距離航行的充氣式飛行載具，通常都是造價較為昂貴的高性能機種，體積也勢必相對龐大，在無人駕駛、維護設備的情況下，若是發生失控、故障等等意外，則所述充氣式飛行載具有可能迷航而不知去向，甚至可能墜落而對旁人造成危險。然而，目前並沒有對於高空飛行或長距離航行的充氣式飛行載具進行安全控管的有效方案，如此不僅造成類似之充氣式飛行載具使用上的限制，也會影響到各領域的相關作業選擇配合充氣式飛行載具的意願。

因此，本發明之目的，即在提供一種能對充氣式飛行載具進行有效安全控管之充氣式飛行載具的安全系統及其運作方法。

於是，本發明充氣式飛行載具的安全系統，該充氣式飛行載具包含一圍繞界定出一適用於充入浮力氣體之內空間的本體，及一安裝於該本體上的動力源。該充氣式飛行載具的安全系統包含一適用於安裝在該充氣式飛行載具之該本體的運作單元、一適用於安裝於該充氣式飛行載具之該本體上的主控單元、一適用於安裝於該充氣式飛行載具之該本體且與該主控單元各自獨立的獨立單元，及一與該主控單元及該獨立單元資訊連接的地面單元。

該運作單元包括並與該內空間連通的一第一氣閥及一第二氣閥。

該主控單元包括一連接於該動力源及該運作單元且能控制該運作單元啟動的控制模組、一連接於該控制模組並用以監控一航行資訊的監控模組，及一連接於該控制模組及該監控模組的通訊模組。

該獨立單元包括一用以持續對外發出一確認訊號的發訊模組，及一連接於該發訊模組及該運作單元且用以控制該運作單元啟動的啟動模組。

該地面單元包括一資訊連接於該主控單元之該通訊模組的主理模組，及一資訊連接於該獨立單元之該發訊模組，並用以接收該確認訊號而判斷是否控制該啟動模組運作的緊急模組。

另外，本發明充氣式飛行載具的安全系統之運作方法，是配合本發明充氣式飛行載具的安全系統，並包含一啟航步驟、一聯繫步驟，及一應變步驟。

該啟航步驟是該充氣式飛行載具之該本體藉由該動力源所提供的動力，以一預先設定之預設航程開始航行。

該聯繫步驟是在該預設航程中，該主控單元透過該通訊模組與該地面單元之該主理模組維持聯繫，且該獨立單元之該發訊模組透過該發訊模組，持續對該地面單元之該緊急模組維持聯繫。

該應變步驟包括一自動開啟程序或一被動開啟程序。該自動開啟程序是在該監控模組檢知該航行資訊發生異常時，該控制模組控制該運作單元啟動該第一氣閥及該第二氣閥的至少其中之一。該被動開啟程序是在該主控單元與該地面單元之該主理模組無法維持聯繫時，由該地面單元之該緊急模組控制該啟動模組，使得該運作單元啟動該第一氣閥及該第二氣閥的至少其中之一。

本發明之功效在於：該充氣式飛行載具依照該預設航程航行的過程中，該主控單元會持續與該地面單元之該主理模組保持聯繫，在該主控單元維持正常的情況下，可透過該監控模組持續監控航行狀況，判斷是否開啟該運作單元；而若是該主控單元未能與該地面單元保持聯繫，也能透過該獨立單元與該地面單元的持續連繫，由該地面單元判斷是否開啟該運作單元。因此，本發明確實能對該充氣式飛行載具進行有效安全控管，避免發生迷航甚至墜落的情況。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，為本發明充氣式飛行載具的安全系統之一裝置實施例，該充氣式飛行載具1包含一圍繞界定出一適用於充入例如氦氣之浮力氣體之內空間110的本體11，及一安裝於該本體11上且用以配合該本體11因浮力氣體所產生之向上浮力，提供該本體11航行之動力的動力源12。該裝置實施例包含一適用於安裝在該充氣式飛行載具1之該本體11的運作單元2、一適用於安裝於該充氣式飛行載具1之該本體11上且資訊連接於該運作單元2的主控單元3、一適用於安裝於該充氣式飛行載具1之該本體11且與該主控單元3各自獨立的獨立單元4，及一與該主控單元3及該獨立單元4資訊連接的地面單元5。

該運作單元2包括與該內空間110連通的一第一氣閥21及一第二氣閥22，及一適用於安裝於該充氣式飛行載具1之該本體11上的甩輪23。其中，該第一氣閥21為一能調整該內空間110之浮力氣體洩出速度並能重新關閉的可調式閥門，可因應例如需要臨時下降一定高度的情況，且在開啟後還能重新關閉，藉此在所發生之緊急事態不至於需要放出所有浮力氣體的情況下，能減少所填充之高價浮力氣體過度洩出而造成的損失。而該第二氣閥22為一僅能開啟而使該內空間110之浮力氣體持續洩出的一次性閥門，主要即是因應例如勢必需要緊急迫降，或者需要盡快回收的情況，於是設計上以能盡快洩除浮力氣體為主。另如圖2所示，該甩輪23具有一輪體231，及一個兩端分別連接於該輪體231及該本體11且捲繞於該輪體231而收合的牽繩232。該甩輪23用以在該充氣式飛行載具1接近地面時放下，使得該輪體231得以讓陸地上的工作人員握持，透過該牽繩232而施加輔助的牽引力道。

該主控單元3包括一連接於該動力源12及該運作單元2且能控制該運作單元2啟動的控制模組31、一連接於該控制模組31並用以監控一航行資訊的監控模組32，及一連接於該控制模組31及該監控模組32的通訊模組33。該控制模組31具體而言即為該充氣式飛行載具1正常航行下的主要控制電腦，該控制模組31得以執行例如調整該動力源12、接收操作指令而作動等等的相關控制。該監控模組32具體而言即為用來偵測航行所需留意之相關參數的感測器總成，該航行資訊可含有位置資訊、高度資訊、航行路線、環境資訊，以及該動力源12是否正常運作等等所需資訊，可提供該控制模組31依照預先之設定邏輯，判斷是否需要進行調整，甚至啟動該運作單元2。

該獨立單元4包括一用以持續對外發出一確認訊號的發訊模組41，及一連接於該發訊模組41及該運作單元2且用以控制該運作單元2啟動的啟動模組42。其中，該獨立單元4主要是因應該主控單元3失效，或者與該地面單元5失去聯繫的情況。據此，該發訊模組41較佳可設定例如5至10秒發出一次該確認訊號，藉此在該主控單元3有所異常時，甚至需要盡快啟動該運作單元2時，得以即時察知因應。

該地面單元5包括一資訊連接於該主控單元3之該通訊模組33的主理模組51，及一資訊連接於該獨立單元4之該發訊模組41，並用以接收該確認訊號而判斷是否控制該啟動模組42運作的緊急模組52。具體而言，該地面單元5即為類似飛機塔台的地面配合機制，除了透過該主理模組51配合設置在該充氣式飛行載具1上的該主控單元3，該緊急模組52則專門配合該獨立單元4，以確保在該主控單元3失效或失去連續後，至少還能透過該緊急模組52與該充氣式飛行載具1維持必要聯繫。

參閱圖3並配合圖1，為本發明充氣式飛行載具1的安全系統之運作方法的一第一方法實施例，該第一方法實施例是配合該裝置實施例，並包含一啟航步驟71、一聯繫步驟72，及一應變步驟73。首先，該啟航步驟71是讓該充氣式飛行載具1之該本體11藉由該動力源12所提供的動力，以一預先設定之預設航程開始航行。其中，該預設航程的相關資料中，除了有平面的飛行路徑以外，亦能預先配合該充氣式飛行載具1之規格，預先設定適合的飛行高度。

接著，該聯繫步驟72是在該預設航程中，該主控單元3透過該通訊模組33與該地面單元5之該主理模組51維持聯繫，且該獨立單元4之該發訊模組41透過該發訊模組41，持續對該地面單元5之該緊急模組52維持聯繫。據此，在正常航行的情況下，該主控單元3會透過該通訊模組33，持續與該地面單元5保持聯繫，藉此將該充氣式飛行載具1的飛行狀態持續提供該地面單元5，使該地面單元5能持續執行輔助性的控管。然而，該充氣式飛行載具1飛行時，若發生機件故障、電腦控制失準，甚至是外力影響等等的意外，該主控單元3都有可能與該地面單元5失去聯繫，此時與該主控單元3相互獨立的該獨立單元4即可即時因應，至少與該地面單元5之該緊急模組52維持一定的聯繫。

其中，該應變步驟73即為該充氣式飛行載具1的飛行或運作產生異常時才執行的應變機制，包括一由該主控單元3控制執行的自動開啟程序731，以及一必須透過該獨立單元4與該地面單元5相互配合才能執行的被動開啟程序732。由於該自動開啟程序731與該被動開啟程序732的控制路徑並不相同，後續將配合實際航行時可能遭遇的意外情況，分別說明兩個程序的運作。

該自動開啟程序731是在該監控模組32檢知該航行資訊發生異常時，該控制模組31控制該運作單元2啟動該第一氣閥21及該第二氣閥22的至少其中之一。具體而言，該自動開啟程序731是在該監控模組32持續監控航行狀況的過程中，基於預先設定在該控制模組31中之例如地理圍欄、飛行高度、參數條件，若檢知到該航行資訊達到開啟該運作單元2啟動的條件，就會依照當下情況選擇啟動該第一氣閥21或該第二氣閥22。而原則上來說，在異常情況相對較為輕微，甚至尚有可能在例如風速、天氣等等環境條件較佳時恢復正常飛行時，則會優先開啟該第一氣閥21，後續再因應情況選擇關閉該第一氣閥21，或者在情況未有改善時判斷是否繼續開啟該第二氣閥22。另外，若是遇到例如需要緊急迫降的惡劣條件時，則該控制模組31就會依照預設條件而直接開啟該第二氣閥22，以求盡快洩除浮力氣體而讓該充氣式飛行載具1降落。

該被動開啟程序732是在該主控單元3與該地面單元5之該主理模組51無法維持聯繫時，由該地面單元5之該緊急模組52控制該運作單元2啟動該第一氣閥21及該第二氣閥22的至少其中之一。不同於該自動開啟程序731，若是該主控單元3失效，或是意外與該地面單元5無法保持正常聯繫時，透過該獨立單元4持續與該緊急模組52聯繫的設計，該緊急模組52即能在地面人員判斷該充氣式飛行載具1遭遇之情況後，判斷是否透過該緊急模組52遠端控制該啟動模組42，使得該運作單元2得以啟動。

其中，無論是透過該自動開啟程序731或該被動開啟程序732，也無論是開啟該第一氣閥21或該第二氣閥22，在該充氣式飛行載具1之該本體11中的浮力氣體已洩出一定程度後，飛行高度即會下降。此時，為了使位於陸地的工作人員得以輔助該充氣式飛行載具1降落，該應變步驟73還控制該運作單元2放下該甩輪23，使得工作人員得以輔助牽引。同樣地，若在該應變步驟73中是採用該自動開啟程序731，是透過該控制模組31控制該運作單元2；若在該應變步驟73中採用的是該被動開啟程序732，由於該主控單元3應已無法正常運作，於是就要透過該緊急模組52控制該運作單元2，才能確實在適當的時機放下該甩輪23。

參閱圖4並配合圖1，如圖4所示為本發明充氣式飛行載具1的安全系統的運作方法之一第二方法實施例，本第二方法實施例與該第一方法實施例的區別在於：本第二方法實施例還包含一關閉該第一氣閥21而繼續該預設航程的恢復步驟74。原則上來說，無論是透過該自動開啟程序731或是該被動開啟程序732啟動該第一氣閥21，都能透過對應的控制路徑重新關閉該第一氣閥21。藉此，若是遇到該監控模組32感測之航行資訊數值在臨界點浮動，或者是周遭環境的相關條件有可能恢復到足以繼續航行的狀態時，即可透過該控制模組31，或者透過該緊急模組52操控該啟動模組42來關閉該第一氣閥21，使該充氣式飛行載具1能重新按照該預設航程繼續航行。

綜上所述，本發明充氣式飛行載具1的安全系統及其運作方法，透過該主控單元3及該獨立單元4的雙重管道，配合該地面單元5而判斷該運作單元2的開啟與否，以及該第一氣閥21、該第二氣閥22，及該甩輪23的運作時機，能因應該充氣式飛行載具1的特性，在遠程航行的情況下多方考量可能需要因應的緊急事態，形成完善的安全控管機制。因此，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1:充氣式飛行載具

110:內空間

11:本體

12:動力源

2:運作單元

21:第一氣閥

22:第二氣閥

23:甩輪

231:輪體

232:牽繩

3:主控單元

31:控制模組

32:監控模組

33:通訊模組

4:獨立單元

41:發訊模組

42:啟動模組

5:地面單元

51:主理模組

52:緊急模組

71:啟航步驟

72:聯繫步驟

73:應變步驟

731:自動開啟程序

732:被動開啟程序

74:恢復步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一系統配置圖，說明本發明充氣式飛行載具的安全系統之一裝置實施例；圖2是一局部放大的示意圖，說明該裝置實施例之一運作單元的一甩輪；圖3是一方塊圖，說明本發明充氣式飛行載具的安全系統之運作方法的一第一方法實施例；及圖4是一示意圖，說明本發明充氣式飛行載具的安全系統之運作方法的一第二方法實施例。