WO2017008779A1 - Vorrichtung für die aufnahme von unbemannt fliegenden systemen (s. g. "drohnen") - Google Patents

Vorrichtung für die aufnahme von unbemannt fliegenden systemen (s. g. "drohnen") Download PDF

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Definitions

  • Unmanned flying systems today find a variety of applications in both commercial and private use, especially in the creation of image and
  • drones Due to their lightweight construction, drones are sensitive to external influences and extreme weather fluctuations. The flight and duration of use is limited by the respective capacity of the battery cells. In addition, the radius of use depends on the performance of the remote control transmitter, as the drone is forced to land in case of signal loss. Without an operator, it is not possible for the drone to complete flight and operational phases, as the operator must always identify a safe landing site.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that the drone can autonomously approach a suitable landing site and there a safe parking and
  • the drone uses control commands to open the device opening to land on the platform inside the device. Thereafter, the device closes the roof structure to protect the drone from external influences.
  • a network with practically unlimited spatial extent can be created, which allows drones despite limited flight ranges, by means of intermediate landings spatially unlimited Flight legs to cover.
  • the stationed drones can thus start within shortest time to flight and operational phases.
  • An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2.).
  • the embodiment according to claim 2) makes it possible to carry out a spatial decoupling of drone and operator, since the operator can take over the control of the drone by remote data transfer from anywhere, while the drone their flight and deployment phases in a radius around the device completed.
  • devices of the invention described may serve as repeaters and relay control signals to drones so that drones can extend their flight and mission ranges for the range of a remote control transmitter.
  • Embodiment according to claim 3 allows drones, which are parked on the platform inside the device, to draw electrical energy from the device.
  • the landed drone can use park and rest periods and recharge the battery cells of the drone.
  • the battery cells of the drone are sensitive to unfavorable temperatures, which negatively affect the charging capacity and the life of the battery cells.
  • the device is able by means of suitable methods, a
  • a further embodiment of the invention is specified in claim 5.).
  • the embodiment according to claim 5) makes it possible to monitor the spatial environment of the device such that approximate persons, animals or moving objects are detected. Especially during take-off and landing phases of drones, it is advantageous for the device to recognize approaching persons, animals and other objects in order to prevent a possible collision with a drone, in that a take-off and landing procedure can be stopped in time.
  • Embodiment according to claim 6 makes it possible to carry out a visual remote inspection of the parked on the platform inside the device drone and to send the image and video data by remote data transmission to any location.
  • remote visual inspection provides an easy way to visually inspect the drone and detect any damage.
  • Execution according to claim 7. makes it possible to determine the weight of the drone located on the platform, as well as the weight of other objects, in particular of objects which are provided on the platform for pickup by a drone. By determining the respective weight, a drone may e.g. determine if the drone's allowed payload capacity is met or exceeded.
  • Embodiment according to claim 8 allows the device signals from
  • the device Receives satellite and determines the respective position of the device by means of these signals. By determining the exact position of the device, the device can inform drones of the position. Drones are thus enabled, the To approach device and land on the platform inside the device.
  • drawing Fig. 1 shows the device in the closed state
  • drawing Fig. 2 shows the device in the fully opened state. The invention will be described in more detail below.
  • the device consists of two hemispherical shells, wherein the diameter of the upper shell (roof construction) is greater than the diameter of the lower shell. Both shells are rotatably connected to each other via two opposite connection points. About the rotation axis thus formed, the upper of the two shells is rotated in a 180 ° rotation with or counterclockwise around the lower shell until the two shells completely overlap.
  • the landing platform (3.) in the lower shell is released.
  • the unmanned flying system (4) can then land on the landing platform or launch from the landing platform.
  • the device closes the interior against external influences by a further 180 ° rotation of the upper shell.
  • the drone can automatically communicate with the device to open or close the top shell to perform takeoff and landing operations.

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Drohnen benötigen für die Durchführung von Betriebs- und Flugphasen einen Start- und Landeplatz. Bedingt durch die Leichtbauweise sind Drohnen zudem empfindlich gegen äußere Einflüsse wie z.B. extreme Wetterschwenkungen und Verschmutzungen. Ein Bediener ist für den Betrieb und den Schutz der Drohne erforderlich. Die neuartige Vorrichtung bietet neben einem sicheren Start- und Landeplatz auch Schutz vor äußeren Einflüssen ohne dass ein Bediener anwesend sein muss. Die Vorrichtung verfügt in ihrem Inneren über eine Plattform (Fig.1./Nr.3.), auf der die Drohne (Fig.2./Nr.4.) aufsetzen und parken kann. Zur Freigabe der Plattform öffnet die Vorrichtung die Dachkonstruktion (Fig.l./Nr.l) mit einer 180° Drehung um die Unterschale (Fig.1./Nr.2.). Auf der so freigegebenen Plattform kann die Drohne aufsetzen und bis zum nächsten Start parken. Nach Landung schließt die Vorrichtung die Dachkonstruktion durch eine weitere 180° Drehung der Dachkonstruktion. Die Drohne kann selbsttätig mit der Vorrichtung kommunizieren, um Start- und Landevorgänge durchzuführen. Die Vorrichtung ist vor allem dort von Vorteil, wo Drohnen ohne Anwesenheit eines Bedieners Betriebs- und Flugphasen absolvieren sollen, wie z.B. in abgelegenen oder gefährlichen Gebieten. Zudem besteht der Vorteil, dass Drohnen neue Einsatzgebiete anfliegen können und vor Ort eine geeignete Lande- und Versorgungsmöglichkeit vorfinden.

Description

Beschreibung:
Vorrichtung für die Aufnahme von unbemannt fliegenden Systemen (s.g.„Drohnen")
Unbemannt fliegende Systeme (s.g.„Drohnen") finden heute vielfältige Einsatzmöglichkeiten im gewerblichen wie privaten Einsatz. Insbesondere bei der Erstellung von Bild- und
Videoaufnahmen, im Vermessungswesen, für Überwachungsmaßnahmen und im
Freizeitbereich werden immer mehr Drohnen eingesetzt. Die fast immer elektrisch
Angetriebenen Drohnen (z.B. s.g.„Multikopter"), werden vom Bediener zum Einsatzort gebracht und im Sichtbereich des Bedieners verwendet.
Drohnen sind bedingt durch ihre Leichtbauweise empfindlich gegen äußere Einflüsse und extreme Wetterschwankungen. Die Flug- und Einsatzdauer wird durch die jeweilige Kapazität der Akkuzellen limitiert. Zudem ist der Einsatzradius von der Leistung des Fernsteuersenders abhängig, da die Drohne bei Signalverlust zu einer Landung gezwungen wird. Ohne einen Bediener ist es der Drohne nicht möglich, Flug- und Einsatzphasen zu absolvieren, da der Bediener insbesondere immer einen sicheren Landeplatz bestimmen muss.
Diese Probleme werden durch die in Patentanspruch 1.) aufgeführten Merkmale der
Vorrichtung für die Aufnahme von unbemannt fliegenden Systemen gelöst. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Drohne autonom einen geeigneten Landeplatz anfliegen kann und dort eine sichere Park- und
Aufbewahrungsmöglichkeit vorfindet. Die Drohne wird in die Lage versetzt, mit der
Vorrichtung zu kommunizieren, um einen Anflug und eine Landung durchzuführen. Die Drohne erwirkt über Steuerbefehle die Öffnung der Vorrichtung, um auf der Plattform im Inneren der Vorrichtung zu landen. Danach schließt die Vorrichtung die Dachkonstruktion, um die Drohne vor äußeren Einflüssen zu schützen.
Durch Stationierung einer Vielzahl der beschriebenen Vorrichtungen kann ein Netzwerk mit praktisch unlimitierter räumlicher Ausdehnung geschaffen werden, welches es Drohnen trotz limitierter Flugreichweiten erlaubt, mittels Zwischenlandungen räumlich unlimitierte Flugstecken zurückzulegen. Zudem besteht die Möglichkeit, Drohnen an relevanten Punkten zu stationieren und für zukünftige Einsätze vorzuhalten. Die stationieren Drohnen können so binnen kürzester Zeit zu Flug- und Einsatzphasen starten.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 2.) angegeben. Die Ausführung nach Patentanspruch 2.) ermöglicht es, eine räumliche Entkopplung von Drohne und Bediener durchzuführen, da der Bediener mittels Datenfernübertragung von jedem beliebigen Ort aus die Steuerung der Drohne übernehmen kann, während die Drohne ihre Flug- und Einsatzphasen in einem Radius um die Vorrichtung absolviert. Zudem können Vorrichtungen der beschriebenen Erfindung als Repeater dienen und Steuersignale an Drohnen weiterleiten, sodass Drohnen ihre Flug- und Einsatzreichweiten für die Reichweite eines Fernsteuersenders hinaus ausdehnen können.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 3.) angegeben. Die
Ausführung nach Patentanspruch 3.) ermöglicht es Drohnen, die auf der Plattform im Inneren der Vorrichtung geparkt sind, elektrische Energie von der Vorrichtung zu beziehen. Die gelandete Drohne kann Park- und Ruhezeiten nutzen und die Akkuzellen der Drohne aufladen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 4.) angegeben. Die
Ausführung nach Patentanspruch 4.) ermöglicht es, ein für die Drohne vorteilhaftes
Klimaniveau innerhalb der Vorrichtung zu erzeugen. Insbesondere die Akkuzellen der Drohne reagieren empfindlich auf ungünstige Temperaturen, welche die Ladekapazitäten und die Lebensdauer der Akkuzellen negativ beeinflussen. Durch eine Ausführung nach
Patentanspruch 4.) ist die Vorrichtung in der Lage, mittels geeigneter Verfahren, ein
Klimaniveau zu erzeugen welches die Einsatzfähigkeit der im Inneren der Vorrichtung geparkten Drohne positiv beeinflusst. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Patenanspruch 5.) angegeben. Die Ausführung nach Patentanspruch 5.) ermöglicht es, die räumliche Umgebung der Vorrichtung derart zu überwachen, dass sich annähernde Personen, Tiere oder bewegliche Gegenstände erkannt werden. Insbesondere während Start- und Landephasen von Drohnen ist es vorteilhaft für die Vorrichtung sich annähernde Personen, Tiere und andere Objekte zu erkennen, um eine mögliche Kollision mit einer Drohne zu verhindern, indem ein Start- und Landevorgang rechtzeitig abgebrochen werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 6.) angegeben. Die
Ausführung nach Patentanspruch 6.) ermöglicht es, eine visuelle Ferninspektion der auf der Plattform im Inneren der Vorrichtung geparkten Drohne durchzuführen und die Bild- und Videodaten mittels Datenfernübertragung an jeden beliebigen Ort zu senden. Insbesondere wenn die Vorrichtung an abgelegenen oder nur schwer zugänglichen Orten stationiert wird, bietet die visuelle Ferninspektion eine einfache Möglichkeit zur optischen Kontrolle der Drohne und Feststellung eventueller Schäden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 7.) angegeben. Die
Ausführung nach Patentanspruch 7.) ermöglicht es, dass Gewicht der sich auf der Plattform befindlichen Drohne zu bestimmen, sowie dass Gewicht anderer Objekte, insbesondere von Objekten die auf der Plattform zur Abholung durch eine Drohne bereitgestellt werden. Durch die Ermittlung des jeweiligen Gewichtes kann eine Drohne so z.B. ermitteln, ob die zulässige Nutzlastkapazität der Drohne eingehalten oder überschritten wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Patentanspruch 8.) angegeben. Die
Ausführung nach Patentanspruch 8.) ermöglicht es, dass die Vorrichtung Signale von
Satelliten empfängt und mittels dieser Signale die jeweilige Position der Vorrichtung bestimmt. Durch Bestimmung der genauen Position der Vorrichtung kann die Vorrichtung Drohnen über die Position informieren. Drohnen werden dadurch in die Lage versetzt, die Vorrichtung anzufliegen und auf der Plattform im Inneren der Vorrichtung zu landen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt, wobei die Zeichnung Fig. 1 die Vorrichtung im geschlossenen Zustand zeigt und Zeichnung Fig. 2 die Vorrichtung im vollständig geöffneten Zustand darstellt. Die Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigt:
1. ) Oberschale (Dachkonstruktion)
2. ) Unterschale
3. ) Landeposition
4. ) Unbemannt fliegendes System („Drohne")
Die Vorrichtung besteht aus zwei halbkugelförmigen Schalen, wobei der Durchmesser der Oberschale (Dachkonstruktion) größer ist als der Durchmesser der Unterschale. Beide Schalen sind über zwei gegenüberliegende Verbindungsstellen miteinander drehbar verbunden. Über die so gebildete Drehachse wird die obere der beiden Schalen in einer 180° Drehbewegung mit oder gegen den Uhrzeigersinn um die untere Schale gedreht, bis sich die beiden Schalen vollständig überlappen.
Durch Drehen der Oberschale (1.) um 180° um die Unterschale (2.) wird die Landeplattform (3.) in der Unterschale freigegeben. Das unbemannt fliegende System (4.) kann sodann auf der Landeplattform landen oder von der Landeplattform starten. Nach Landung einer Drohne auf der Landeplattform schließt die Vorrichtung durch eine weitere 180° Drehung der Oberschale den Innenraum gegen äußere Einflüsse ab. Die Drohne kann selbsttätig mit der Vorrichtung kommunizieren, um die Oberschale zu öffnen oder zu schließen, um Start- und Landevorgänge durchzuführen.

Claims

Patentansprüche:
1. ) Vorrichtung für die Aufnahme von unbemannt fliegenden Systemen (s.g. "Drohnen"), dadurch gekennzeichnet,
dass eine mobile oder stationäre Vorrichtung eine Plattform als Start- und Landemöglichkeit für Drohnen bietet, wobei die Plattform mittels einer flexiblen oder starren Dachkonstruktion gegen äußere Einflüsse abgeschlossen werden kann und so der Drohne einen geschützten Park- und Aufbewahrungsraum bietet.
2. ) Vorrichtung nach Patentanspruch 1.),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung mittels elektronischer und/oder anderer geeigneter Verfahren in der Lage ist, mit Drohnen zu kommunizieren, wobei die Steuerung der Drohne mittels
Datenfernübertragung außerhalb der Vorrichtung durchgeführt wird und die Vorrichtung als Relaisstation und/oder Repeater der Steuersignale für die Drohen dient.
3. ) Vorrichtung nach Patentanspruch 1.),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung mittels eines kontaktbasierten und/oder kontaktlosen Verfahrens eine Energieübertragung zwischen der Vorrichtung und der auf der Plattform befindlichen Drohne ermöglicht, mit dem Zweck der Energieversorgung der Drohne und/oder der Aufladung der sich in der Drohne befindlichen Akkuzellen.
4. ) Vorrichtung nach Patentanspruch 1.)
dadurch gekennzeichnet,
dass der Park- und Aufbewahrungsraum für die Drohne/n im Inneren der Vorrichtung mittels eines geeigneten physikalischen, chemischen oder anderweitigen Verfahrens nach
individuellen Anforderungen der Drohne klimatisiert und temperiert werden kann, um ein für die Drohne/n vorteilhaftes Klima- und Temperaturniveau zu erzeugen.
5. ) Vorrichtung nach Patentanspruch 1.),
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mittels geeigneter Sensoren ihr eigenes räumliches Umfeld überwacht, um während der Start- und Landephasen von Drohnen eine mögliche Kollision mit sich annäherden Personen, Tieren oder beweglichen Gegenständen zu erkennen.
6. ) Vorrichtung nach Patentanspruch 1.),
dadurch gekennzeichnet,
dass eine oder mehrere in die Vorrichtung integrierte Kameras und Sensoren nebst geeigneten Beleuchtungseinheiten eine visuelle Ferninspektion der auf der Plattform befindlichen Drohne/n mittels Datenfernübertragung der Bild- und Videodaten ermöglichen.
7. ) Vorrichtung nach Patentanspruch 1.),
dadurch gekennzeichnet,
dass in die Vorrichtung geeignete Sensoren integriert sind, die es ermöglichen, dass Gewicht der sich auf der Plattform befindlichen Drohne/n sowie anderweitiger Objekte zu bestimmen.
8. ) Vorrichtung nach Patentanspruch 1.),
dadurch gekennzeichnet,
dass in die Vorrichtung ein oder mehrere Empfänger integriert sind, die die Signale zur Positionsbestimmung vom Satelliten empfangen und verarbeiten, um es der Vorrichtung zu ermöglichen, ihre genaue Position zu bestimmen und mitzuteilen.
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