WO2017050657A1 - Verfahren und system zum bereitstellen einer luftdarstellung - Google Patents

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WO2017050657A1
WO2017050657A1 PCT/EP2016/072002 EP2016072002W WO2017050657A1 WO 2017050657 A1 WO2017050657 A1 WO 2017050657A1 EP 2016072002 W EP2016072002 W EP 2016072002W WO 2017050657 A1 WO2017050657 A1 WO 2017050657A1
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WO
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unmanned aerial
aerial vehicles
data
aerial vehicle
control unit
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Application number
PCT/EP2016/072002
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Achtelik
Klaus Doth
Daniel Gurdan
Jan Stumpf
Tobias Gurdan
Markus Lützenburger
Original Assignee
Ascending Technologies Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G05D1/104—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft involving a plurality of aircrafts, e.g. formation flying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/20—UAVs specially adapted for particular uses or applications for use as communications relays, e.g. high-altitude platforms
    • B64U2101/24—UAVs specially adapted for particular uses or applications for use as communications relays, e.g. high-altitude platforms for use as flying displays, e.g. advertising or billboards
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]
    • B64U2201/102—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS] adapted for flying in formations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/30—Supply or distribution of electrical power
    • B64U50/37—Charging when not in flight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U80/00—Transport or storage specially adapted for UAVs

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for providing a
  • An aerial view comprising a plurality of unmanned aerial vehicles each comprising a lighting means, a memory and an identifier, at least one ground station adapted to communicate with the plurality of unmanned aerial vehicles via a first data link
  • Unmanned aircraft can be used in swarms, among other things. Such swarms are increasingly used for research and show purposes, for example as
  • Unmanned aerial vehicles typically include a controller (autopilot), data interface, mission parameter memory and flight paths, position and altitude control, and a battery for power.
  • controller autonomous
  • data interface data interface
  • mission parameter memory memory
  • flight paths position and altitude control
  • battery for power.
  • each unmanned aerial vehicle must be individually supplied with the flight path data individually designed for the corresponding unmanned aerial vehicle.
  • flight path data individually designed for the corresponding unmanned aerial vehicle.
  • the loading of the data into the memory of each individual unmanned aerial vehicle can be done manually by plugging in a cable connection on the ground, by manually inserting a storage medium (for example an SD memory card) or via a wireless radio connection during operation.
  • a storage medium for example an SD memory card
  • a battery that provides the power supply must be charged separately. The battery is charged via manual replacement of the battery Batteries, which can be supplied to a charging station outside the aircraft.
  • the unmanned aerial vehicle can be manually plugged directly into a charger if it is not possible to remove the battery.
  • each unmanned aerial vehicle must be permanently connected to a mission and swarm control, usually by means of a PC and control software, which provides and ensures the control and control of each unmanned aerial vehicle within the swarm.
  • data is constantly exchanged between each unmanned aerial vehicle in the swarm and the mission and swarm control. Such data exchange is also relevant to the detection of status conditions and malfunction of single or multiple unmanned aerial vehicles in the swarm.
  • the mission and swarm control is also security-relevant.
  • a data exchange can also be done by means of a network in the swarm, for example, the mission and swarm control keeps only the connection to the spatially closest unmanned aerial vehicle. This unmanned aerial vehicle in turn communicates with other participating unmanned aerial vehicles in the swarm.
  • ISM frequency bands for short range devices (SRD) and their usable bandwidth for data communication represent a limit and the maximum number of unmanned
  • a fail-safe radio connection to single or multiple unmanned aerial vehicles can no longer be guaranteed.
  • the manual workload for activities such as data exchange via cable interface, storage media insertion, maintenance, system monitoring and battery replacement increases so much that the necessary human resources use the economic limit and thus the number of unmanned personnel Representing aircraft in the swarm.
  • a high manual workload also harbors a high security risk due to a high possibility of error sources.
  • a method for providing an aerial view comprising a plurality of unmanned aerial vehicles, each comprising a light source, a memory, and an identifier, at least one ground station being configured to communicate with the plurality of unmanned aerial vehicles via a first data connection communicate and at least one control unit for mission control and swarm control, the
  • Controlling unit for indirect communication with the plurality of unmanned aerial vehicles is connected to the ground station, and wherein the control unit can communicate directly with the plurality of unmanned aerial vehicles via a second data connection, the method comprising the steps of: automatically loading the mission data from a plurality Unmanned aerial vehicles in the memory of an unmanned aerial vehicle via the ground station by means of the first data connection, queries and storage of the identifier, GPS data and the system status of a plurality of the plurality of unmanned aerial vehicles by the
  • Control unit by means of the first or the second data connection, calculating the flight paths for the plurality of unmanned aerial vehicles, based on the GPS data and the first target positions of the respective unmanned aircraft by the control unit in real time, allocation of flight path numbers to a plurality of unmanned aerial vehicles by the
  • Control unit using the first or the second data connection, and autonomous and synchronized execution of the entire mission by the unmanned aerial vehicles after takeoff.
  • the control unit provides a predefined user front-end interface through which application-specific data, tasks, and mission parameters can be created.
  • the swarm control is integrated into the backend of the server and controls all basic functions of the swarm, that is, the multitude of unmanned aerial vehicles. This includes functions such as start and end
  • the majority of unmanned aerial vehicles are all unmanned aerial vehicles n, which are provided to provide the aerial view.
  • the plurality of unmanned aerial vehicles m are the number of unmanned aerial vehicles that actually participate in the mission of an aerial display, that is, the unmanned aerial vehicles
  • Aircraft to which a flight path is assigned Aircraft to which a flight path is assigned.
  • the control unit can communicate indirectly with the plurality of unmanned aerial vehicles by means of the first data connection between the ground station and the plurality of unmanned aerial vehicles
  • the second data connection for direct communication of the control unit with the plurality of unmanned aerial vehicles can be relieved.
  • the second data connection is, for example, a radio connection whose capacity is limited by a defined bandwidth, it is possible to reduce the traffic on the second data connection by means of the first data connection.
  • an embodiment is possible, according to which only the second data connection is used for direct communication between the control unit and the plurality of unmanned aerial vehicles, if this is absolutely necessary.
  • each unmanned aerial vehicle carries all the flight paths - including those of the other unmanned aerial vehicles - in its memory and can be assigned by assigning a flight path number and, for example, a time stamp to a specific flight path, which it during the mission, that is, while the aerial view is flying off. Accordingly, it is not necessary that the plurality of unmanned aerial vehicles during the aerial representation by means of a continuous
  • Allocate aircraft dynamically and at all times for new flight paths. For example, if an unmanned aircraft fails, the other functioning aircraft may
  • Flight path number of the defective unmanned aircraft are assigned, so that the functioning unmanned aerial vehicle takes over the flight path of the defective unmanned aerial vehicle.
  • the corresponding unmanned aircraft are identified on the basis of their identifier and receive in each case from the control unit only a new trigger data packet with flight path number and timing.
  • the newly selected functional unmanned aerial vehicle Since the newly selected functional unmanned aerial vehicle has all the flight paths in its memory, it knows its newly assigned flight path, so that control by the control unit to fly this flight path by means of the second data connection is superfluous.
  • control unit By interrogating and storing the identities, GPS data and system status of the plurality of plurality of unmanned aerial vehicles, the control unit obtains the actual location of each unmanned aerial vehicle and the information as to whether an unmanned aerial vehicle is operational.
  • the control unit calculates the start time and optimum flight path to the first position in the aerial view. Aspects, such as length of the route to the target position, that is, the first position of the aerial representation, and collision avoidance are taken into account.
  • control unit assigns each one
  • the arrangement of unmanned aerial vehicles prior to launch is not subject to any system, so that the installation can be made freely according to local conditions. This minimizes the effort to prepare for providing an aerial view of what is happening particularly beneficial to air displays with a large number of unmanned aerial vehicles.
  • each unmanned aerial vehicle After starting, each unmanned aerial vehicle performs the entire mission autonomously and synchronized. During the mission, only system status data of each unmanned aerial vehicle is sent to the control unit at defined intervals. Continuous data traffic for controlling the multitude of unmanned aerial vehicles is therefore no longer necessary. As a result, the utilization of the available bandwidth in a corresponding band, for example an ISM band, can be reduced. This allows the number to
  • control unit allocates a start time to each unmanned aerial vehicle prior to launch. This can ensure that the individual unmanned aerial vehicles take their first position of the aerial representation in time. In addition, by means of the allocation of start times, a collision of the unmanned aerial vehicles with one another on the way to the first position in the aerial view can be prevented. For example, the allocation of different start times allows for unmanned aerial vehicles that are farther from their first airborne position to have an earlier takeoff time than unmanned aircrafts that are closer to their first airborne position.
  • an unmanned aerial vehicle of the plurality of unmanned aerial vehicles and the control unit communicates over the first data link when the unmanned aerial vehicle is in physical contact with the ground station and communicates an unmanned aerial vehicle with the plurality of unmanned aerial vehicles and the control unit via the second data link, when the unmanned aerial vehicle is disconnected from the ground station.
  • the first data link which is particularly for loading mission data to the plurality of unmanned aerial vehicles and for interrogating the identifier, GPS data and system status of the plurality of unmanned aerial vehicles, is due to the physical contact of the plurality of unmanned aerial vehicles with the at least one ground station not limited to the bandwidth of a radio connection.
  • first data connection in the form of, for example, a high-speed optical interface or a serial interface in the form of contacts, it is thus possible to prepare a significantly larger number of unmanned aerial vehicles for aerial representation.
  • system status data are transmitted at defined time intervals from the individual unmanned aerial vehicles via the second data connection to the
  • Control unit sent This makes it possible, for example, to identify defective unmanned aerial vehicles or unmanned aerial vehicles which deviate from their respective defined flight path. Overall, this can monitor the course of the mission.
  • the other elements may be optical and / or acoustic show effect elements. So it is possible to synchronize the aerial view, for example, with fireworks or beams of light.
  • the unmanned aerial vehicles can be stimulated by means of the trigger signals to take a new flight path and / or to take their predetermined flight path again. That's the way it is
  • the unmanned aerial vehicles the signal to pause by means of the trigger signals, that is, to stay in the current position in the airspace or to interrupt the aerial display and, for example, fly back to a landing zone.
  • a battery of the unmanned aerial vehicle is charged in physical contact between an unmanned aerial vehicle and the ground station.
  • the ground station has the function of a docking station, which makes the additional operation of connecting an unmanned aerial vehicle for charging purposes superfluous.
  • the ground station can provide a charging process by simply arranging an unmanned aerial vehicle on the ground station, wherein the battery of the unmanned aerial vehicle can be charged directly or inductively. Overall, this can reduce the effort to prepare an aerial view.
  • the first data connection requires physical contact between the unmanned aerial vehicle and the ground station.
  • landing of an unmanned aerial vehicle of the plurality of unmanned aerial vehicles may be carried out by predetermining a descent rate and a GPS target coordinate by means of the control device. Accordingly, it is not necessary that the Control unit controls the plurality of unmanned aerial vehicles from the last position of the aerial representation to the destination coordinate of the landing position. Since even at the end of the mission, the second data link is only required for setting the descent rate and the GPS target coordinate for the individual unmanned aerial vehicles, it is possible to coordinate a significantly larger number of unmanned aerial vehicles even at the end of a mission. In other words, the control unit only gives an unmanned aerial vehicle the how and where to land. The landing itself, that is, the approach, can then be carried out autonomously by each unmanned aerial vehicle without a continuous maintenance of the second data connection, since the flight path is already contained in the memory of the unmanned aerial vehicle.
  • a system for providing an aerial view comprising a plurality of unmanned aerial vehicles, each comprising a light source, a memory, and an identifier, at least one control unit for mission and swarm control, and at least one ground station connected between an unmanned aerial vehicle and of the
  • Control unit can provide at least one data connection, each unmanned aerial vehicle provides the data of at least a plurality of the plurality of unmanned aerial vehicles in the memory of the unmanned aerial vehicle.
  • the majority of unmanned aerial vehicles are all unmanned aerial vehicles n, which are provided to provide the aerial view.
  • the plurality of unmanned aerial vehicles m are the number of unmanned aerial vehicles that actually participate in the mission of an aerial display, that is, the unmanned aerial vehicles
  • Aircraft to which a flight path is assigned Aircraft to which a flight path is assigned.
  • each unmanned aerial vehicle has the data of the plurality of unmanned aerial vehicles participating in the mission in the memory, it is sufficient to assign a flight path number to an unmanned aerial vehicle.
  • the unmanned aerial vehicle can select the corresponding flight path provided in its memory by means of the flight path number assigned to it and depart during the air display.
  • the plurality of unmanned aerial vehicles be controlled during aerial display by means of a continuous data link. This leads to a considerable relief of the Data connection between the unmanned aerial vehicles and the control unit.
  • the data connection between an unmanned aerial vehicle and the control unit is, for example, a radio link whose capacity is limited by a predetermined bandwidth
  • the utilization of the bandwidth can be reduced in this way, as a result of which a significantly larger number of unmanned aerial vehicles participate in an air display can.
  • the data of the unmanned aerial vehicles include the
  • Mission data and flight path numbers The mission data includes keyframes, timestamps, pixel numbers and the identifier of each unmanned aerial vehicle.
  • a keyframe represents a complete picture of the aerial representation, which consists of a large number
  • the time or the timestamps specify when an unmanned aerial vehicle has to be at the respective pixel number.
  • each unmanned aerial vehicle has all the relevant information in order to execute or fly off the entire mission of an aerial representation after allocation of a flight path number.
  • the unmanned aerial vehicles have batteries which can be charged by physical contact of the unmanned aerial vehicles with the ground station. Accordingly, it is sufficient for charging the batteries of unmanned aerial vehicles to bring them only with the ground station in contact.
  • the ground station can be designed accordingly in order to favor a relative positioning of the unmanned aircraft to the ground station, which allows charging of the batteries.
  • the provision of physical contact between an unmanned aerial vehicle and the ground station that is, placing an unmanned aerial vehicle on the ground station, requires less effort than connecting a charging cable to an unmanned aerial vehicle for charging purposes. Accordingly, the manual effort for loading the unmanned aircraft can be reduced, so that a larger number of unmanned aerial vehicles can be provided for an aerial view.
  • a first data connection may be provided in physical contact between an unmanned aerial vehicle of the plurality of unmanned aerial vehicles and the ground station. Accordingly, an unmanned aerial vehicle has a contact which can be associated with a contact of the ground station, thereby providing the first data connection. In this way, data can be read from an unmanned aerial vehicle and transmitted via the ground station to the control unit for evaluation
  • data such as mission data and / or flight path numbers and the like can be loaded from the control unit via the ground station into the memory of the unmanned aerial vehicle.
  • a first data connection may be provided by means of an optical connection between the plurality of unmanned aerial vehicles and the ground station. Accordingly, it is sufficient to connect an optical data link to the unmanned aerial vehicle relative to an optical data link
  • an optical connection is less susceptible to wear. Furthermore, an optical connection reduces the design effort of an unmanned aerial vehicle and the ground station, since the provision of a
  • an unmanned aerial vehicle of the plurality of unmanned aerial vehicles is aerodynamically designed such that a maximum impact energy of 60 joules can not be exceeded. This makes it possible for the system to
  • the unmanned aerial vehicle may have propeller protection to counteract potential injury due to a crash of the unmanned aerial vehicle.
  • the unmanned aircraft may be constructively designed such that it is stabilized in free fall and additionally generates the highest possible air resistance.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing the method of providing an aerial view
  • FIG. 2 schematically shows the data connections between the control unit and the unmanned
  • FIG. 3 schematically shows a ground station with unmanned aerial vehicles.
  • Step S-1 10 of the method of providing an aerial view shown in Figure 1 involves loading animation data from a control unit into the respective unmanned aerial vehicle.
  • the control unit is a ground control in the form of a server.
  • the control unit may also be formed by a laptop, PC or the like.
  • the animation that is, the aerial representation described by the animation data, includes all keyframes needed for the animation, as well as all flight paths between each keyframe for all unmanned aerial vehicles.
  • a single keyframe is defined by the GPS positions of the unmanned aerial vehicles involved in the animation.
  • the first keyframe forms the first formation of unmanned aerial vehicles after takeoff.
  • the last keyframe of the animation is the formation of unmanned aerial vehicles before landing.
  • the loading of the animation data on the unmanned aircraft takes place from the server via a ground station in a memory of each unmanned aerial vehicle.
  • step S-1 12 the current GPS position and the aircraft ID are read from an unmanned aerial vehicle by the server.
  • step S-1 14 the system status of an unmanned aerial vehicle is retrieved from the server.
  • the server decides at step S-1 15 whether the respective aircraft is ready for use or not.
  • the server performs a fault analysis on the aircraft's flight system and, as shown in step S-160, closes the unmanned aircraft Aircraft from the upcoming animation by performing a safety shutdown of the affected unmanned aerial vehicle.
  • the safety shutdown is thus at a time when the unmanned aerial vehicle is not yet in the air.
  • more aircraft are available than are needed for an animation, so that when excluding an aircraft from the animation, as shown in step S-160, a reserve of aircraft can be used.
  • the server classifies the aircraft as ready for use, it starts to assign pixel numbers to the respective aircraft identifiers in step S-120.
  • Pixel numbers are dynamic, that is, the server calculates for each participating in the animation aircraft the optimal starting point, that is, the most appropriate first pixel of the animation.
  • the server takes into account the respective current GPS position of an aircraft and determines the shortest possible flight path of the individual aircraft to their respective first keyframe position while avoiding collisions of the aircraft with each other.
  • the result of this calculation results in delayed start times of the individual aircraft with one another, which enables a linear flight of an aircraft from its original GPS position to the first keyframe position assigned by the server.
  • the aircraft do not have to dodge each other and can move to their first keyframe position by the shortest route.
  • step S-130 After the flight paths of the current GPS positions of the aircraft have been calculated to the respective first keyframe position, the start command is performed in step S-130.
  • a command may be issued to an unmanned aerial vehicle, causing it to fly on a linear flight path to a predetermined position of a pixel of the first keyframe at a time offset by a 5t from a generic start time.
  • a new system status poll occurs. This can be done, for example, during the animation at fixed time intervals. Alternatively, you can always query the system status after taking a new keyframe position.
  • the server If the server considers the aircraft's system to be out of order, it performs a fault analysis and orders one of the emergency procedures listed in step S-162.
  • Emergency procedures listed in S-162 include an emergency landing, an emergency shutdown and an emergency
  • An emergency landing is an unscheduled landing of the aircraft involved.
  • the affected aircraft receives from the server a predetermined rate of descent to emergency at the current GPS position of the affected unmanned aircraft.
  • the aircraft, in particular its propeller, immediately that is, still in flight, turned off. This causes the aircraft to fall to the ground.
  • An emergency shutdown of an aircraft may be required, for example, if a foreign object has caught in the propellers of the aircraft,
  • hair of a spectator for example, hair of a spectator.
  • the server orders the aircraft to land in accordance with a predetermined descent rate and predetermined GPS destination coordinates. This can be done, for example, to an input command of a user or to other, the server predetermined criteria, such as exceeding a critical wind speed.
  • a separate security landing field can be foreseen, the coordinates of which are already contained in the memory of the unmanned aerial vehicles.
  • step S-134 If the server judges the system status in the system status inquiry in step S-134, it issues a trigger signal in step S-140, whereupon the aircraft moves along the predetermined flight path, which is in the memory of the aircraft to the next
  • step S-144 the re-issuing of a trigger signal from the server, whereupon the aircraft moves on the predetermined flight path to the next keyframe position.
  • step S-147 the server places one of the emergency procedures listed in step S-162 if the
  • step S-140 determines at step S-140 whether the respective aircraft has reached the last keyframe. If this is not the case, steps S-140 and S-144 are repeated. If the server determines at step S-149 that the respective aircraft has reached the last keyframe position, it proceeds to step S-150.
  • FIG. 1 shows in steps S-140 and S-144 an alternative to the server-triggered, step-by-step departure of the flight paths. Accordingly, in steps S-140 and S-144, alternatively, an auto-trigger is indicated, after which the aircraft automatically depart from the complete animation to the last key-frame position. If the aircraft flew off the animation by means of the autotrigger variant, the server determines in step S-149 that the last keyframe has been reached. As with the stepwise server-triggered variant, continue to step S-150.
  • the server has already determined that the last keyframe has been reached. That is, all aircraft are at their last keyframe position of the animation. The aircraft initially remain in this position.
  • the server performs a dynamic real-time calculation to determine the coordinates of a landing position for each aircraft. In order for the aircraft to describe a linear flight path from their last keyframe position to the landing position, that is to the target position, the server calculates a time delay 5t, according to which the triggering of the aircraft is directed so that they describe the descent to their landing position. A complex calculation of avoidance maneuvers of the individual aircraft with each other is therefore superfluous.
  • the server allocates a landing position number and the calculated landing time delay 5t to each aircraft identifier, that is, each unmanned aerial vehicle that is at the last keyframe position.
  • each aircraft identifier that is, each unmanned aerial vehicle that is at the last keyframe position.
  • the present method is particularly suitable for the scaling of large swarms, that is, aerial representation with a large number of unmanned aerial vehicles.
  • the server may assign each aircraft a sink rate according to which the aircraft depart from their last keyframe position to their predetermined landing position.
  • Time Delay 5t a linear flight path for landing the aircraft are allowed without them colliding.
  • the server issues the aircraft with the trigger signal for landing.
  • the aircraft begin the landing approach at step S-156, wherein the launch of the landing approach is based on the trigger time and the time delay 5t.
  • the aircraft goes to its assigned landing position.
  • the aircraft flies the flight path given in the memory to the landing position, taking into account the calculated rate of descent.
  • FIG. 2 shows schematically a system 1 for providing an aerial representation, that is an animation.
  • the system 1 comprises unmanned aircraft 10, which have a light source 12, by means of which the unmanned aerial vehicles can image an aerial view.
  • the system 1 includes ground stations 30, which serve as a take-off and / or landing platform, transport device, charging station and interface for data exchange for the unmanned aerial vehicles 10.
  • the system 1 shown in FIG. 2 comprises three ground stations 30. Alternatively, depending on the number of unmanned aerial vehicles 10, any number of ground stations 30 may be provided.
  • the ground stations 30 shown in FIG. 2 can each accommodate six unmanned aerial vehicles 10. Alternatively, the ground stations 30 may also be configured to accommodate more or fewer than six unmanned aerial vehicles 10.
  • ground stations for receiving one or a maximum of two unmanned aerial vehicles 10 are possible, if it is, for example, particularly large unmanned aerial vehicles.
  • ground stations 30 are possible, which can accommodate 10, 20 or more unmanned aerial vehicles 10.
  • Such ground stations are suitable for example for particularly small unmanned aerial vehicles.
  • the system 1 further comprises a control unit 20 in the form of a server.
  • the control unit 20 can communicate via a first data link 40 with the unmanned aerial vehicles 10 located on the ground stations 30.
  • the control unit 20 loads the mission data of all flight paths into the memory of each unmanned aerial vehicle connected to a ground station 30.
  • the control unit 20 may interrogate the identifiers, GPS data and system status of the unmanned aerial vehicles 10 located at a ground station 30.
  • the first data link 40 between the unmanned aerial vehicle 10 and the control unit 20 is disconnected.
  • the unmanned aerial vehicles 10 located in the air can communicate with the control unit 20 via a second data link 50.
  • the second data connection 50 has an antenna 52, which is connected to the control unit 20 via a data line 54.
  • a radio link 56 may be established between the antenna 52 and the unmanned aerial vehicles 10 located in the air.
  • the second data link 50 is needed only to send system status data from the unmanned aerial vehicles 10 to the control unit and to send trigger signals, for example, to synchronize the aerial representation, from the control unit 20 to the unmanned aerial vehicles 10 located in the air.
  • FIG. 3 shows a ground station 30 on which several unmanned aerial vehicles 10 are arranged. Two unmanned aerial vehicles 10 are already in the air just above the ground station 30.
  • the ground station 30 has receptacles 32, which are designed to be complementary to the fuselage of the unmanned aircraft 10 in order to receive the unmanned aerial vehicles 10 in a defined position on the ground station.
  • the positioning, which an unmanned aerial vehicle 10 experiences on the ground station 30 due to the recording 32, makes it possible to provide a charging contact as well as the first data connection between the
  • the ground station 30 further has a connection 34 for providing the first data connection between a control unit and the ground station 30.
  • Ground station 30 a power connector 36, which corresponding charging contacts in the

Abstract

Verfahren und System zum Bereitstellen einer Luftdarstellung, umfassend eine Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten, welche jeweils ein Leuchtmittel, einen Speicher, und eine Kennung umfassen, mindestens eine Bodenstation, welche über eine erste Datenverbindung mit den Fluggeräten kommuniziert und mindestens eine Kontrolleinheit, welche mit den Fluggeräten über die Bodenstation indirekt und über eine zweite Datenverbindung direkt kommunizieren kann, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: automatisches Laden der Missionsdaten von den Fluggeräten in den Speicher eines Fluggeräts über die Bodenstation mittels der ersten Datenverbindung, Abfragen und Speichern der Kennungen, GPS-Daten sowie des Systemstatus von einer Vielzahl der Fluggeräten, Berechnen der Flugpfade für die Fluggeräte basierend auf den GPS-Daten und den ersten Zielpositionen des jeweiligen Fluggeräts, Zuteilen von Flugwegnummern an die Fluggeräte durch die Kontrolleinheit, und autarkes und synchronisiertes Durchführen der gesamten Mission durch die Fluggeräte nach dem Start.

Description

Verfahren und System zum Bereitstellen einer Luftdarstellung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Bereitstellen einer
Luftdarstellung, umfassend eine Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten, welche jeweils ein Leuchtmittel, einen Speicher und eine Kennung umfassen, mindestens eine Bodenstation, welche dazu eingerichtet ist, über eine erste Datenverbindung mit der Mehrzahl an unbemannten
Fluggeräten zu kommunizieren und mindestens eine Kontrolleinheit zur Missionskontrolle und Schwarmkontrolle.
Stand der Technik
Unbemannte Fluggeräte können unter anderem in Schwärmen eingesetzt werden. Derartige Schwärme werden immer häufiger zu Research- und Showzwecken, zum Beispiel als
Lichtspielelemente, eingesetzt. Ein solcher Einsatz ist beispielsweise in der US 8,862,285 B2 gezeigt.
Unbemannte Fluggeräte weisen in der Regel eine Steuerung (Autopiloten), eine Datenschnittstelle, einen Speicher für Missionsparameter und Flugpfade, eine Positions- und Höhenkontrolle und einen Akku für die Stromversorgung auf. Gegenwärtig muss für den Einsatz in Schwärmen jedes unbemannte Fluggerät einzeln, mit den für das entsprechende unbemannte Fluggerät individuell gestalteten Flugwegdaten, versorgt werden. Ein derartiges System ist beispielsweise in der US 2014/0249693 A1 beschrieben.
Das Aufspielen der Daten in den Speicher eines jeden einzelnen unbemannten Fluggeräts kann manuell über anstecken einer Kabelverbindung am Boden, über das manuelle Einbringen eines Speichermediums (zum Beispiel einer SD Speicherkarte) oder über eine drahtlose Funkverbindung während des Betriebs erfolgen. Zusätzlich muss ein Akku, der die Energieversorgung bereitstellt, gesondert geladen werden. Das Laden des Akkus erfolgt über den manuellen Austausch des Akkus, wobei dieser außerhalb des Fluggeräts einer Ladestation zugeführt werden kann. Alternativ kann das unbemannte Fluggerät direkt manuell an ein Ladegerät angesteckt werden, wenn es nicht möglich ist den Akku zu entfernen.
Zudem muss jedes unbemannte Fluggerät permanent mit einer Missions- und Schwarmkontrolle, in der Regel mittels eines PC und einer Steuerungssoftware, verbunden sein, welche die Steuerung und Kontrolle des einzelnen unbemannten Fluggeräts innerhalb des Schwarms bilden und sicherstellt. Hierzu werden zwischen jedem unbemannten Fluggerät im Schwärm und der Missionsund Schwarmkontrolle ständig Daten ausgetauscht. Ein solcher Datenaustausch ist auch für die Erkennung von Statuszuständen und Fehlfunktionen von einzelnen oder mehreren unbemannten Fluggeräten im Schwärm relevant.
Aus dieser Aufgabe heraus ist die Missions- und Schwarmkontrolle auch sicherheitsrelevant. Ein Datenaustausch kann auch mittels eines Netzwerks im Schwärm erfolgen, indem zum Beispiel die Missions- und Schwarmkontrolle nur die Verbindung zum räumlich nächstgelegenen unbemannten Fluggerät hält. Dieses unbemannte Fluggerät kommuniziert dann wiederum mit anderen teilnehmenden unbemannten Fluggeräten im Schwärm.
Eine Konsequenz hieraus ist, dass ab einer n Anzahl von unbemannten Fluggeräten im Schwärm eine drahtlose Datenkommunikation der unbemannten Fluggeräte mit der Missions- und
Schwarmkontrolle oder untereinander nicht mehr möglich ist, da die hierfür nutzbaren
ISM-Frequenzbänder für Short Range Devices (SRD) und der hieraus nutzbaren Bandbreiten für die Datenkommunikation, ein Limit darstellen und die maximale Anzahl an unbemannten
Fluggeräten, die im Schwärm eingesetzt werden können, begrenzen.
Eine ausfallsichere Funkverbindung zu einzelnen oder mehreren unbemannten Fluggeräten kann nicht mehr sichergestellt werden. Zusätzlich steigt mit der Anzahl der unbemannten Fluggeräte im Schwärm die manuelle Arbeitslast für Tätigkeiten wie Datenaustausch per Kabelschnittstelle, Einbringen eines Speichermediums, Wartung, Systemüberwachung und Akkuwechsel derartig an, dass auch hier der dafür nötige Einsatz von Personal die wirtschaftliche Grenze und damit die Anzahl der unbemannten Fluggeräte im Schwärm darstellt. Eine hohe manuelle Arbeitslast birgt auch wiederum ein hohes Sicherheitsrisiko durch eine hohe Möglichkeit an Fehlerquellen. Nach dem derzeitigen Stand der Technik ist eine beliebige Aufstellung und Position der unbemannten Fluggeräte in einem Startfeld am Boden nicht ohne komplette Neuberechnung aller Flugwege aller an der Mission beteiligten unbemannten Fluggeräte möglich, da die Position am Boden bereits die erste Position in der Animation darstellt und von dieser alle anderen Positionen und Flugpfade dorthin abhängen.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes System zum Bereitstellen einer Luftdarstellung anzugeben.
Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend wird ein Verfahren zum Bereitstellen einer Luftdarstellung angegeben, umfassend eine Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten, welche jeweils ein Leuchtmittel, einen Speicher, und eine Kennung umfassen, mindestens eine Bodenstation, welche dazu eingerichtet ist, über eine erste Datenverbindung mit der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten zu kommunizieren und mindestens eine Kontrolleinheit zur Missionskontrolle und Schwarmkontrolle, wobei die
Kontrolleinheit zur indirekten Kommunikation mit der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten mit der Bodenstation verbunden ist, und wobei die Kontrolleinheit über eine zweite Datenverbindung mit der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten direkt kommunizieren kann, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Automatisches Laden der Missionsdaten von einer Vielzahl an unbemannten Fluggeräten in den Speicher eines unbemannten Fluggeräts über die Bodenstation mittels der ersten Datenverbindung, Abfragen und Speichern der Kennung, GPS-Daten sowie des Systemstatus von einer Vielzahl der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten durch die
Kontrolleinheit mittels der ersten oder der zweiten Datenverbindung, Berechnen der Flugpfade für die Vielzahl an unbemannten Fluggeräten, basierend auf den GPS-Daten und den ersten Zielpositionen des jeweiligen unbemannten Fluggeräts mittels der Kontrolleinheit in Echtzeit, Zuteilen von Flugwegnummern an eine Vielzahl der unbemannten Fluggeräte durch die
Kontrolleinheit mittels der ersten oder der zweiten Datenverbindung, und autarkes und synchronisiertes Durchführen der gesamten Mission durch die unbemannten Fluggeräte nach dem Start. Zum Bereitstellen der Missionskontrolle stellt die Kontrolleinheit eine fest definierte User- Frontendschnittstelle zur Verfügung, über welche die anwendungsspezifischen Daten, Aufgaben und Missionsparameter erstellt werden können. Die Schwarmkontrolle ist im Backend des Servers integriert und steuert alle grundlegenden Funktionen des Schwarms, das heißt, der Vielzahl an unbemannten Fluggeräten. Darunter fallen Funktionen, wie zum Beispiel Start- und
Landesequenzen, Positionierungs-, Flugpfad- und Kollisionskontrolle.
Dadurch, dass jedem Fluggerät der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten eine Kennung zugeordnet ist, ist es möglich, jedes einzelne unbemannte Fluggerät eindeutig zu identifizieren.
Dabei handelt es sich bei der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten um alle unbemannten Fluggeräte n, welche zur Bereitstellung der Luftdarstellung bereitgestellt sind. Bei der Vielzahl an unbemannten Fluggeräten m handelt es sich um die Anzahl der unbemannten Fluggeräte, welche tatsächlich an der Mission einer Luftdarstellung teilnehmen, das heißt, die unbemannten
Fluggeräte, welchen ein Flugpfad zugeordnet wird.
Dadurch, dass die Kontrolleinheit mittels der ersten Datenverbindung zwischen der Bodenstation und der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten indirekt mit der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten kommunizieren kann, kann die zweite Datenverbindung zur direkten Kommunikation der Kontrolleinheit mit der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten entlastet werden. Handelt es sich bei der zweiten Datenverbindung beispielsweise um eine Funkverbindung, deren Kapazität durch eine definierte Bandbreite begrenzt ist, ist es möglich, mittels der ersten Datenverbindung den Verkehr auf der zweiten Datenverbindung zu reduzieren. So ist beispielsweise eine Ausgestaltung möglich, nach welcher nur dann auf die zweite Datenverbindung zur direkten Kommunikation zwischen der Kontrolleinheit und der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten zurückgegriffen wird, wenn dies zwingend erforderlich ist.
Dadurch, dass die Missionsdaten der Vielzahl an unbemannten Fluggeräten in dem jeweiligen Speicher eines unbemannten Fluggeräts geladen werden, ist es der Kontrolleinheit möglich, jedes unbemannte Fluggerät für einen beliebigen Flugpfad einzuteilen. Das heißt, jedes unbemannte Fluggerät trägt alle Flugpfade - auch die der anderen unbemannten Fluggeräte - in seinem Speicher und kann über die Zuweisung einer Flugpfadnummer und beispielsweise auch eines Zeitstempels einem bestimmten Flugpfad zugewiesen werden, welchen es während der Mission, das heißt, während der Luftdarstellung abfliegt. Entsprechend ist es nicht nötig, dass die Vielzahl von unbemannten Fluggeräten während der Luftdarstellung mittels einer kontinuierlichen
Datenverbindung gesteuert wird. Dies führt zu einer erheblichen Entlastung der zweiten
Datenverbindung zwischen den unbemannten Fluggeräten und der Kontrolleinheit.
Somit ist es möglich, auch während einer bereits laufenden Mission einzelne unbemannte
Fluggeräte dynamisch und zu jeder Zeit für neue Flugpfade einzuteilen. Wenn beispielsweise ein unbemanntes Fluggerät ausfällt, kann einem anderen funktionsfähigen Fluggerät die
Flugpfadnummer des defekten unbemannten Fluggeräts zugeordnet werden, so dass das funktionsfähige unbemannte Fluggerät den Flugpfad des defekten unbemannten Fluggeräts übernimmt. Dabei werden die entsprechenden unbemannten Fluggeräte anhand ihrer Kennung identifiziert und erhalten jeweils von der Kontrolleinheit lediglich ein neues Triggerdatenpaket mit Flugpfadnummer und Zeitvorgabe.
Da auch das neu ausgewählte funktionsfähige unbemannte Fluggerät alle Flugpfade in seinem Speicher aufweist, kennt es seinen neu zugeordneten Flugpfad, so dass eine Steuerung durch die Kontrolleinheit zum Abfliegen dieses Flugpfads mittels der zweiten Datenverbindung überflüssig ist.
Durch das Abfragen und Speichern der Kennungen, GPS-Daten sowie des Systemstatus der Vielzahl der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten erhält die Kontrolleinheit die tatsächliche Position eines jeden unbemannten Fluggeräts sowie die Information darüber, ob ein unbemanntes Fluggerät einsatzfähig ist.
Basierend auf diesen Informationen berechnet die Kontrolleinheit für jedes unbemannte Fluggerät, welches an der Luftdarstellung teilnimmt, den Startzeitpunkt und optimalen Flugweg zur ersten Position in der Luftdarstellung. Dabei werden Aspekte, wie Länge der Flugstrecke zur Zielposition, das heißt, ersten Position der Luftdarstellung, und Kollisionsvermeidung berücksichtigt.
Basierend auf dieser dynamischen Echtzeitberechnung weist die Kontrolleinheit jedem
unbemannten Fluggerät vor dem Start eine Flugpfadnummer sowie eine Startzeit zu. Dadurch ist es nicht erforderlich, die unbemannten Fluggeräte im Vorfeld in einer definierten Startaufstellung anzuordnen. Somit unterliegt die Anordnung der unbemannten Fluggeräte vor dem Start keinem System, so dass die Aufstellung frei nach den örtlichen Gegebenheiten erfolgen kann. Dadurch minimiert sich der Aufwand zur Vorbereitung der Bereitstellung einer Luftdarstellung, was sich insbesondere auf Luftdarstellungen mit einer großen Anzahl an unbemannten Fluggeräten vorteilhaft auswirkt.
Nach dem Start führt jedes unbemannte Fluggerät die gesamte Mission autark und synchronisiert durch. Während der Mission werden nur noch Systemstatusdaten der einzelnen unbemannten Fluggeräte in definierten Zeitabständen an die Kontrolleinheit gesendet. Ein kontinuierlicher Datenverkehr zur Steuerung der Vielzahl an unbemannten Fluggeräten ist somit nicht mehr nötig. Dadurch kann die Auslastung der zu Verfügung stehenden Bandbreite in einem entsprechenden Band, beispielsweise einem ISM-Band, reduziert werden. Dadurch kann die Anzahl an
unbemannten Fluggeräten, welche an einer Luftdarstellung beteiligt sind, signifikant erhöht werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung teilt die Kontrolleinheit jedem unbemannten Fluggerät vor dem Start eine Startzeit zu. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die einzelnen unbemannten Fluggeräte rechtzeitig ihre erste Position der Luftdarstellung einnehmen. Darüber hinaus kann mittels der Zuteilung von Startzeiten eine Kollision der unbemannten Fluggeräte untereinander auf dem Weg zur ersten Position in der Luftdarstellung verhindert werden. Die Zuteilung von unterschiedlichen Startzeiten ermöglicht es beispielsweise, dass unbemannte Fluggeräte, welche weiter von ihrer ersten Position der Luftdarstellung entfernt sind, eine frühere Startzeit erhalten als unbemannte Fluggeräte, welche näher an ihrer ersten Position der Luftdarstellung liegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kommuniziert ein unbemanntes Fluggerät der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten und die Kontrolleinheit über die erste Datenverbindung, wenn das unbemannte Fluggerät mit der Bodenstation in physischem Kontakt steht und kommuniziert ein unbemanntes Fluggerät der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten und die Kontrolleinheit über die zweite Datenverbindung, wenn das unbemannte Fluggerät von der Bodenstation getrennt ist. Die erste Datenverbindung, welche insbesondere zum Laden von Missionsdaten auf die Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten sowie zum Abfragen der Kennung, GPS-Daten und des Systemstatus der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten dient, ist aufgrund des physischen Kontakts der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten mit der mindestens einen Bodenstation nicht auf die Bandbreite einer Funkverbindung beschränkt. Durch eine erste Datenverbindung in Form von beispielsweise einer optischen Hochgeschwindigkeitsschnittstelle oder einer seriellen Schnittstelle in Form von Kontakten, ist es somit möglich, eine deutlich größere Anzahl an unbemannten Fluggeräten für eine Luftdarstellung vorzubereiten. In einer Weiterbildung werden während der Mission Systemstatusdaten in definierten Zeitabständen von den einzelnen unbemannten Fluggeräten über die zweite Datenverbindung an die
Kontrolleinheit gesendet. Dadurch ist es beispielsweise möglich, defekte unbemannte Fluggeräte oder unbemannte Fluggeräte, welche von ihrem jeweiligen definierten Flugpfad abweichen, zu identifizieren. Insgesamt kann dadurch der Ablauf der Mission überwacht werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden nach dem Start mittels der zweiten
Datenverbindung Triggersignale zur Synchronisation der Luftdarstellung mit anderen Elementen an die Vielzahl an unbemannten Fluggeräten gesendet. Bei den anderen Elementen kann es sich um optische und/oder akustische Showeffektelemente handeln. So ist es möglich die Luftdarstellung beispielsweise mit Feuerwerkskörpern oder Lichtstrahlen zu synchronisieren. Entsprechend können die unbemannten Fluggeräte mittels der Triggersignale angeregt werden, einen neuen Flugpfad einzunehmen und/oder ihren vorbestimmten Flugpfad wieder einzunehmen. So ist es
beispielsweise möglich den unbemannten Fluggeräten mittels der Triggersignale den Befehl zu geben zu Pausieren, das heißt in der augenblicklichen Position im Luftraum zu verweilen oder die Luftdarstellung abzubrechen und beispielsweise zurück in eine Landezone zu fliegen.
In einer weiter bevorzugten Weiterbildung wird bei physischem Kontakt zwischen einem unbemannten Fluggerät und der Bodenstation ein Akku des unbemannten Fluggeräts geladen. Entsprechend kommt der Bodenstation die Funktion einer Dockingstation zu, welche den zusätzlichen Vorgang eines Anschließens eines unbemannten Fluggeräts zu Ladezwecken überflüssig macht. Dabei vermag die Bodenstation durch einfaches Anordnen eines unbemannten Fluggeräts auf der Bodenstation einen Ladevorgang bereitzustellen, wobei der Akku des unbemannten Fluggeräts direkt oder induktiv geladen werden kann. Insgesamt lässt sich so der Aufwand zur Vorbereitung einer Luftdarstellung reduzieren.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung wird die erste Datenverbindung zwischen der
Bodenstation und dem jeweiligen unbemannten Fluggerät durch Abheben des unbemannten Fluggeräts getrennt. Entsprechend erfordert die erste Datenverbindung einen physischen Kontakt zwischen dem unbemannten Fluggerät und der Bodenstation.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann ein Landen eines unbemannten Fluggeräts der Vielzahl an unbemannten Fluggeräten durch Vorgabe einer Sinkrate und einer GPS-Zielkoordinate mittels der Kontrolleinrichtung durchgeführt werden. Entsprechend ist es nicht nötig, dass die Kontrolleinheit die Vielzahl an unbemannten Fluggeräten von der jeweils letzten Position der Luftdarstellung bis hin zur Zielkoordinate der Landeposition steuert. Da auch am Ende der Mission die zweite Datenverbindung lediglich zur Vorgabe der Sinkrate und der GPS-Zielkoordinate für die einzelnen unbemannten Fluggeräte beansprucht wird, ist es möglich, auch am Ende einer Mission eine signifikant größere Anzahl an unbemannten Fluggeräten zu koordinieren. Mit anderen Worten gibt die Kontrolleinheit einem unbemannten Fluggerät zum Landen lediglich das Wie und das Wohin vor. Die Landung selbst, das heißt, den Landeanflug, kann dann von jedem unbemannten Fluggerät wieder autark ohne ein kontinuierliches Aufrechterhalten der zweiten Datenverbindung erfolgen, da der Flugpfad bereits im Speicher des unbemannten Fluggeräts enthalten ist.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend wird ein System zum Bereitstellen einer Luftdarstellung angegeben, umfassend eine Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten, welche jeweils ein Leuchtmittel, einen Speicher, und eine Kennung umfassen, mindestens eine Kontrolleinheit zur Missions- und Schwarmkontrolle, und mindestens eine Bodenstation, welche zwischen einem unbemannten Fluggerät und der
Kontrolleinheit mindestens eine Datenverbindung bereitstellen kann, wobei jedes unbemannte Fluggerät die Daten mindestens einer Vielzahl der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten in dem Speicher des unbemannten Fluggeräts bereitstellt.
Dabei handelt es sich bei der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten um alle unbemannten Fluggeräte n, welche zur Bereitstellung der Luftdarstellung bereitgestellt sind. Bei der Vielzahl an unbemannten Fluggeräten m handelt es sich um die Anzahl der unbemannten Fluggeräte, welche tatsächlich an der Mission einer Luftdarstellung teilnehmen, das heißt, die unbemannten
Fluggeräte, welchen ein Flugpfad zugeordnet wird.
Dadurch, dass jedes unbemannte Fluggerät die Daten der Vielzahl der an der Mission teilnehmenden unbemannten Fluggeräte im Speicher aufweist, ist es ausreichend, einem unbemannten Fluggerät eine Flugpfadnummer zuzuordnen. Das unbemannte Fluggerät kann mittels der ihm zugeordneten Flugwegnummer den entsprechenden, in seinem Speicher bereitgestellten Flugpfad auswählen und während der Luftdarstellung abfliegen. Somit ist es nicht nötig, dass die Vielzahl von unbemannten Fluggeräten während der Luftdarstellung mittels einer kontinuierlichen Datenverbindung gesteuert wird. Dies führt zu einer erheblichen Entlastung der Datenverbindung zwischen den unbemannten Fluggeräten und der Kontrolleinheit. Handelt es sich bei der Datenverbindung zwischen einem unbemannten Fluggerät und der Kontrolleinheit beispielsweise um eine Funkverbindung, deren Kapazität durch eine vorbestimmte Bandbreite begrenzt ist, kann auf diese Weise die Auslastung der Bandbreite reduziert werden, wodurch eine signifikant größere Anzahl an unbemannten Fluggeräten an einer Luftdarstellung teilnehmen können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Daten der unbemannten Fluggeräte die
Missionsdaten und Flugpfadnummern. Zu den Missionsdaten zählen Keyframes, Zeitstempel, Bildpunktnummern sowie die Kennung der einzelnen unbemannten Fluggeräte. Dabei stellt ein Keyframe ein komplettes Bild der Luftdarstellung dar, welches sich aus einer Vielzahl an
Bildpunkten zusammensetzt. Die Zeit, beziehungsweise die Zeitstempel geben vor, wann ein unbemanntes Fluggerät an der jeweiligen Bildpunktnummer zu sein hat.
Entsprechend weist jedes unbemannte Fluggerät alle relevanten Informationen auf, um nach Zuordnung einer Flugpfadnummer die gesamte Mission einer Luftdarstellung auszuführen beziehungsweise abzufliegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die unbemannten Fluggeräte Akkus auf, welche durch physischen Kontakt der unbemannten Fluggeräte mit der Bodenstation geladen werden können. Entsprechend ist es ausreichend, zum Laden der Akkus der unbemannten Fluggeräte, diese lediglich mit der Bodenstation in Kontakt zu bringen. Dabei kann die Bodenstation entsprechend ausgebildet sein, um eine relative Positionierung des unbemannten Fluggeräts zur Bodenstation zu begünstigen, welche ein Laden der Akkus ermöglicht. Das Bereitstellen eines physischen Kontakts zwischen einem unbemannten Fluggerät und der Bodenstation, das heißt, das Aufsetzen eines unbemannten Fluggeräts auf die Bodenstation, ist aufwändungsärmer als das Anschließen eines Ladekabels an ein unbemanntes Fluggerät zu Ladezwecken. Entsprechend kann der manuelle Aufwand zum Laden der unbemannten Fluggeräte reduziert werden, so dass eine größere Anzahl an unbemannten Fluggeräten für eine Luftdarstellung bereitgestellt werden kann.
In einer Weiterbildung kann eine erste Datenverbindung bei physischem Kontakt zwischen einem unbemannten Fluggerät der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten und der Bodenstation bereitgestellt werden. Entsprechend weist ein unbemanntes Fluggerät einen Kontakt auf, welcher mit einem Kontakt der Bodenstation in Verbindung gebracht werden kann, wodurch die erste Datenverbindung bereitgestellt wird. Auf diese Weise können Daten von einem unbemannten Fluggerät ausgelesen und über die Bodenstation an die Kontrolleinheit zur Auswertung
weitergeleitet werden. Umgekehrt können Daten, wie zum Beispiel Missionsdaten und/oder Flugpfadnummern und dergleichen von der Kontrolleinheit über die Bodenstation in den Speicher der unbemannten Fluggeräte geladen werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann eine erste Datenverbindung mittels einer optischen Verbindung zwischen der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten und der Bodenstation bereitgestellt werden. Entsprechend ist es ausreichend, ein optisches Datenverbindungselement an dem unbemannten Fluggerät relativ zu einem optischen Datenverbindungselement der
Bodenstation zu positionieren, so dass zwischen diesen Datenverbindungselementen eine optische Verbindung bereitgestellt werden kann. Eine solche optische Datenverbindung ist weniger anfällig gegenüber Verschleiß. Des Weiteren reduziert eine optische Verbindung den konstruktiven Aufwand eines unbemannten Fluggeräts und der Bodenstation, da das Bereitstellen eines
Kontaktpunkts zwischen dem unbemannten Fluggerät und der Bodenstation wegfällt.
In einer weiter bevorzugten Weiterbildung ist ein unbemanntes Fluggerät der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten aerodynamisch derart ausgebildet, dass eine maximale Aufprallenergie von 60 Joule nicht überschritten werden kann. Dadurch ist es möglich, das System zum
Bereitstellen einer Luftdarstellung auch im Urbanen Bereich anzuwenden, da eine Aufprallenergie von 60 Joule noch im Bereich von unkritischen potentiellen Verletzungen aufgrund eines herabstürzenden unbemannten Fluggeräts liegt. So kann das unbemannte Fluggerät beispielsweise einen Propellerschutz aufweisen, um potentiellen Verletzungen aufgrund eines Herabstürzens des unbemannten Fluggeräts entgegenzuwirken. Des Weiteren können verhältnismäßig weiche
Materialien für die Komponenten des unbemannten Fluggeräts verwendet werden. Darüber hinaus kann das unbemannte Fluggerät konstruktiv derart ausgebildet sein, dass es im freien Fall stabilisiert wird und zusätzlich einen möglichst hohen Luftwiderstand erzeugt. Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 ein Blockdiagramm, welches schematisch das Verfahren zum Bereitstellen einer Luftdarstellung zeigt,
Figur 2 schematisch die Datenverbindungen zwischen der Kontrolleinheit und den unbemannten
Fluggeräten, und
Figur 3 schematisch eine Bodenstation mit unbemannten Fluggeräten. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet. Um Redundanzen zu vermeiden, wird auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in der nachfolgenden Beschreibung teilweise verzichtet.
Schritt S-1 10 des in Figur 1 gezeigten Verfahrens zur Bereitstellung einer Luftdarstellung beinhaltet das Laden von Animationsdaten von einer Kontrolleinheit in das jeweilige unbemannte Fluggerät. Dabei handelt es sich bei der Kontrolleinheit um eine Bodenkontrolle in Form eines Servers.
Alternativ kann die Kontrolleinheit auch durch einen Laptop, PC oder dergleichen ausgebildet sein. Die Animation, das heißt die Luftdarstellung, welche durch die Animationsdaten beschrieben wird, umfasst alle für die Animation benötigten Keyframes sowie alle Flugpfade zwischen den einzelnen Keyframes für alle unbemannten Fluggeräte. Dabei wird ein einzelner Keyframe jeweils durch die GPS-Positionen der an der Animation beteiligten unbemannten Fluggeräte definiert. Dabei bildet der erste Keyframe die erste Formation der unbemannten Fluggeräte nach dem Start. Der letzte Keyframe der Animation bildet die Formation der unbemannten Fluggeräte vor der Landung. Das Laden der Animationsdaten auf die unbemannten Fluggeräte erfolgt dabei von dem Server über eine Bodenstation in einen Speicher eines jeden unbemannten Fluggeräts.
Bei Schritt S-1 12 werden die aktuelle GPS-Position und die Fluggerätekennung aus einem unbemannten Fluggerät von dem Server ausgelesen. Anschließend wird bei Schritt S-1 14 der Systemstatus eines unbemannten Fluggeräts von dem Server abgefragtr. Abhängig von dem Systemstatus eines Fluggeräts vor dem Start entscheidet der Server bei Schritt S-1 15, ob das jeweilige Fluggerät einsatzbereit ist oder nicht. Für den Fall, dass das entsprechende Fluggerät nicht einsatzbereit ist, führt der Server eine Fehleranalyse bezüglich des Flugsystems des entsprechenden Fluggeräts durch und schließt, wie unter Schritt S-160 gezeigt, das unbemannte Fluggerät aus der bevorstehenden Animation aus, indem er eine Sicherheitsabschaltung des betroffenen unbemannten Fluggeräts durchführt. Die Sicherheitsabschaltung erfolgt also zu einem Zeitpunkt, zu dem das unbemannte Fluggerät sich noch nicht in der Luft befindet. In der Regel stehen mehr Fluggeräte bereit, als für eine Animation benötigt werden, so dass bei einem Ausschluss eines Fluggeräts aus der Animation, wie unter Schritt S-160 gezeigt, auf eine Reserve von Fluggeräten zurückgegriffen werden kann.
Stuft der Server das Fluggerät hingegen für einsatzbereit ein, beginnt er unter Schritt S-120 damit, den jeweiligen Fluggerätekennungen Bildpunktnummern zuzuweisen. Die Zuweisung der
Bildpunktnummern erfolgt dabei dynamisch, das heißt, der Server berechnet für jedes an der Animation teilnehmende Fluggerät den optimalen Startpunkt, das heißt, den am besten geeigneten ersten Bildpunkt der Animation. Dabei berücksichtigt der Server die jeweilige aktuelle GPS-Position eines Fluggeräts und ermittelt einen möglichst kurzen Flugpfad der einzelnen Fluggeräte zu ihrer jeweils ersten Keyframe-Position unter Vermeidung von Kollisionen der Fluggeräte untereinander. Das Ergebnis dieser Berechnung führt unter anderem zu verzögerten Startzeiten der einzelnen Fluggeräte untereinander, wodurch ein linearer Flug eines Fluggeräts von dessen ursprünglichen GPS-Position zu der vom Server zugeteilten ersten Keyframe-Position ermöglicht wird.
Entsprechend müssen die Fluggeräte sich nicht gegenseitig ausweichen und können sich auf dem kürzesten Weg zu ihrer ersten Keyframe-Position begeben.
Nachdem die Flugpfade der aktuellen GPS-Positionen der Fluggeräte zu der jeweils ersten Keyframe-Position berechnet wurden, erfolgt das Startkommando unter Schritt S-130.
Beispielsweise kann einem unbemannten Fluggerät ein Kommando erteilt werden, wodurch es veranlasst wird, zu einem Zeitpunkt, welcher um ein 5t von einem allgemeinen Startzeitpunkt versetzt ist, auf einem linearen Flugpfad zu einer vorbestimmten Position eines Bildpunkts des ersten Keyframes zu fliegen.
Bei Schritt S-134 erfolgt eine erneute Systemstatusabfrage. Diese kann beispielsweise während der Animation in festen Zeitintervallen erfolgen. Alternativ kann stets nach der Einnahme einer neuen Keyframe-Position eine Abfrage des Systemstatus erfolgen.
Erachtet der Server das System eines Fluggeräts für nicht in Ordnung, führt er eine Fehleranalyse durch und ordnet eines der unter Schritt S-162 aufgeführten Notverfahren an. Zu den unter Schritt S-162 aufgeführten Notverfahren zählen eine Notlandung, eine Notabschaltung und eine
Sicherheitslandung. Dabei handelt es sich bei einer Notlandung um das Veranlassen einer außerplanmäßigen Landung des betroffenen Fluggeräts. Dazu erhält das betroffene Fluggerät vom Server eine vorgegebene Sinkrate um an der aktuellen GPS-Position des betroffenen unbemannten Fluggeräts notzulanden. Im Fall einer Notabschaltung wird das Fluggerät, insbesondere dessen Propeller, unmittelbar, das heißt, noch im Flugzustand, abgeschaltet. Dies führt dazu, dass das Fluggerät zu Boden fällt. Eine Notabschaltung eines Fluggeräts kann beispielsweise erforderlich sein, wenn sich ein Fremdgegenstand in den Propellern des Fluggeräts verfangen hat,
beispielsweise Haare eines Zuschauers.
Im Fall einer Sicherheitslandung ordnet der Server dem Fluggerät an, gemäß einer vorbestimmten Sinkrate sowie vorbestimmten GPS-Zielkoordinaten zu landen. Dies kann beispielsweise auf einen Eingabebefehl eines Anwenders oder auf andere, dem Server vorgegebene Kriterien, wie zum Beispiel das Überschreiten einer kritischen Windstärke, erfolgen. Für die Sicherheitslandung kann ein gesondertes Sicherheitslandefeld vorhergesehen sein, dessen Koordinaten bereits im Speicher der unbemannten Fluggeräte enthalten sind.
Erachtet der Server bei der Systemstatusabfrage unter Schritt S-134 den Systemstatus für in Ordnung, gibt er unter Schritt S-140 ein Triggersignal aus, woraufhin sich das Fluggerät entlang des vorbestimmten Flugpfads, welcher sich im Speicher des Fluggeräts befindet, zur nächsten
Keyframe-Position begibt.
Unter Schritt S-144 erfolgt die erneute Ausgabe eines Triggersignals von dem Server, woraufhin das Fluggerät sich auf dem vorbestimmten Flugpfad zur nächsten Keyframe-Position begibt.
Nachdem der Server zwei Triggersignale zum Abfliegen des Flugpfads durch das Fluggerät ausgegeben hat, folgt unter Schritt S-147 eine erneute Abfrage des Systemstatus. Bei Schritt S-148 ordnet der Server eines der unter Schritt S-162 aufgeführten Notverfahren an, wenn der
Systemstatus des unbemannten Fluggeräts nicht in Ordnung ist.
Ist der Systemstatus des unbemannten Fluggeräts in Ordnung ermittelt der Serverbei Schritt S-140, ob das jeweilige Fluggerät den letzten Keyframe erreicht hat. Ist dies nicht der Fall, so erfolgen erneut die Schritte S-140 und S-144. Stellt der Server bei Schritt S-149 fest, dass das jeweilige Fluggerät die letzte Keyframe-Position erreicht hat, geht es weiter bei Schritt S-150. Figur 1 zeigt in den Schritten S-140 und S-144 eine Alternative zu dem servergetriggerten, schrittweise Abfliegen der Flugpfade auf. Entsprechend ist in den Schritten S-140 und S-144 alternativ ein Autotrigger angegeben, nach welchem die Fluggeräte die komplette Animation automatisch bis zur letzten Keyframe-Position abfliegen. Haben die Fluggeräte mittels der Autotrigger- Variante die Animation abgeflogen, stellt der Server bei Schritt S-149 fest, dass der letzte Keyframe erreicht ist. Wie bei der schrittweise servergetriggerten Variante geht es weiter bei Schritt S-150.
Bei Schritt S-150 hat der Server bereits festgestellt, dass der letzte Keyframe erreicht worden ist. Das heißt, alle Fluggeräte befinden sich an ihrer letzten Keyframe-Position der Animation. Die Fluggeräte verharren zunächst an dieser Position. Bei Schritt S-150 führt der Server eine dynamische Echtzeitberechnung durch, um für jedes Fluggerät die Koordinaten einer Landeposition festzulegen. Damit die Fluggeräte von ihrer letzten Keyframe-Position zur Landeposition, das heißt zur Zielposition, einen linearen Flugpfad beschreiben, berechnet der Server eine Zeitverzögerung 5t, nach welcher sich die Triggerung der Fluggeräte richtet, damit diese den Sinkflug zu ihrer Landeposition beschreiben. Eine komplexe Berechnung von Ausweichmanövern der einzelnen Fluggeräte untereinander ist somit überflüssig.
Bei Schritt S-152 weist der Server jeder Fluggerätekennung, das heißt jedem unbemannten Fluggerät, das sich an der letzten Keyframe-Position befindet, eine Landepositionsnummer sowie die berechnete Landezeitverzögerung 5t zu. Insgesamt müssen pro Fluggerät somit lediglich drei Zahlenwerte übertragen werden. Daraus ergibt sich ein vergleichsweise geringes Datenaufkommen zur Koordinierung beziehungsweise Triggerung der Landung der an der Animation beteiligten unbemannten Fluggeräte. Entsprechend eignet sich das vorliegende Verfahren insbesondere für die Skalierung großer Schwärme, das heißt Luftdarstellung mit einer großen Anzahl an unbemannten Fluggeräten.
Alternativ kann der Server jedem Fluggerät eine Sinkrate zuweisen, gemäß welcher sich die Fluggeräte von ihrer letzten Keyframe-Position zu ihrer vorbestimmten Landeposition begeben. Mittels unterschiedlicher Sinkraten der einzelnen Fluggeräte kann, wie schon durch die
Zeitverzögerung 5t ein linearer Flugpfad zur Landung der Fluggeräte ermöglicht werden, ohne dass diese kollidieren. Bei Schritt S-154 erteilt der Server den Fluggeräten das Triggersignal zur Landung. Die Fluggeräte beginnen bei Schritt S-156 mit dem Landeanflug, wobei sich der Start des Landeanflugs nach dem Triggerzeitpunkt und der Zeitverzögerung 5t richtet. Das Fluggerät begibt sich zu der ihm zugewiesenen Landeposition. Alternativ fliegt das Fluggerät den im Speicher vorgegebenen Flugpfad zur Landeposition unter Berücksichtigung der berechneten Sinkrate ab. Nach der erfolgreichen Landung aller an der Animation beteiligten Fluggeräte an ihrer Landeposition ist die Mission beendet.
Figur 2 zeigt schematisch ein System 1 zum Bereitstellen einer Luftdarstellung, das heißt einer Animation. Das System 1 umfasst unbemannte Fluggeräte 10, welche ein Leuchtmittel 12 aufweisen, mittels welchem die unbemannten Fluggeräte eine Luftdarstellung abbilden können. Ferner umfasst das System 1 Bodenstationen 30, welche als Start- und/oder Landeplattform, Transportvorrichtung, Ladestation und Schnittstelle zum Datenaustausch für die unbemannten Fluggeräte 10 dienen. Das in Figur 2 gezeigte System 1 umfasst drei Bodenstationen 30. Alternativ kann je nach Anzahl der unbemannten Fluggeräte 10 eine beliebige Anzahl an Bodenstationen 30 bereitgestellt sein. Die in Figur 2 gezeigten Bodenstationen 30 können jeweils sechs unbemannte Fluggeräte 10 aufnehmen. Alternativ können die Bodenstationen 30 auch derart ausgelegt sein, dass sie mehr oder weniger als sechs unbemannte Fluggeräte 10 aufnehmen können. So sind auch Bodenstationen zur Aufnahme von ein oder maximal zwei unbemannten Fluggeräten 10 möglich, wenn es sich beispielsweise um besonders große unbemannte Fluggeräte handelt. Alternativ sind auch Bodenstationen 30 möglich, welche 10, 20 oder mehr unbemannte Fluggeräte 10 aufnehmen können. Derartige Bodenstationen eignen sich beispielsweise bei besonders kleinen unbemannten Fluggeräten.
In der in Figur 2 gezeigten Situation nehmen sechs unbemannte Fluggeräte an einer Luftdarstellung teil, das heißt, befinden sich in der Luft. 12 weitere unbemannte Fluggeräte 10 befinden sich hingegen auf dem Boden, verteilt auf zwei Bodenstationen 30. Die unbemannten Fluggeräte 10, die nicht an der Luftdarstellung teilnehmen, können als Reserve dienen und kommen beispielsweise dann zum Einsatz, wenn eines der an der Luftdarstellung teilnehmenden unbemannten Fluggeräte 10 ausfällt. Während die unbemannten Fluggeräte 10 sich auf der Bodenstation 30 befinden, das heißt, mit der Bodenstation 30 in physischem Kontakt stehen, können die Akkus der unbemannten Fluggeräte 10 geladen werden. Das System 1 umfasst ferner eine Kontrolleinheit 20 in Form eines Servers. Die Kontrolleinheit 20 kann über eine erste Datenverbindung 40 mit den auf den Bodenstationen 30 befindlichen unbemannten Fluggeräten 10 kommunizieren. Dabei lädt die Kontrolleinheit 20 die Missionsdaten aller Flugpfade in den Speicher eines jeden mit einer Bodenstation 30 verbundenen unbemannten Fluggeräts. Darüber hinaus kann die Kontrolleinheit 20 die Kennungen, GPS-Daten und den Systemstatus der sich auf einer Bodenstation 30 befindlichen unbemannten Fluggeräte 10 abfragen.
Werden die unbemannten Fluggeräte 10 von der Bodenstation 30 getrennt, was zum Beispiel bei einem Start eines unbemannten Fluggeräts 10 der Fall ist, wird die erste Datenverbindung 40 zwischen dem unbemannten Fluggerät 10 und der Kontrolleinheit 20 getrennt. Die sich in der Luft befindlichen unbemannten Fluggeräte 10 können über eine zweite Datenverbindung 50 mit der Kontrolleinheit 20 kommunizieren. Die zweite Datenverbindung 50 weist eine Antenne 52 auf, welche über eine Datenleitung 54 mit der Kontrolleinheit 20 verbunden ist. Zwischen der Antenne 52 und den sich in der Luft befindlichen unbemannten Fluggeräten 10 kann eine Funkverbindung 56 aufgebaut werden.
Da auch die sich in der Luft befindlichen unbemannten Fluggeräte 10 bereits alle Missionsdaten, insbesondere alle Flugpfade, in ihrem jeweiligen Speicher tragen, ist es nicht nötig, eine permanente Funkverbindung 56 zur Steuerung der sich in der Luft befindlichen unbemannten Fluggeräte 10 bereitzustellen. Entsprechend wird die zweite Datenverbindung 50 lediglich zum Senden von Systemstatusdaten von den unbemannten Fluggeräten 10 an die Kontrolleinheit sowie zum Senden von Triggersignalen, beispielsweise zur Synchronisation der Luftdarstellung, von der Kontrolleinheit 20 zu den sich in der Luft befindlichen unbemannten Fluggeräten 10 benötigt.
Aufgrund der sich daraus ergebenden geringen Auslastung der zweiten Datenverbindung 50 ist es möglich, Luftdarstellungen mit einer großen Anzahl an unbemannten Fluggeräten 10
durchzuführen. Figur 3 ist eine Bodenstation 30 zu entnehmen, auf welcher mehrere unbemannte Fluggeräte 10 angeordnet sind. Zwei unbemannte Fluggeräte 10 befinden sich bereits in der Luft knapp über der Bodenstation 30. Die Bodenstation 30 weist Aufnahmen 32 auf, welche komplementär zu dem Rumpf der unbemannten Fluggeräte 10 ausgebildet sind, um die unbemannten Fluggeräte 10 in einer definierten Position auf der Bodenstation aufzunehmen. Die Positionierung, welche ein unbemanntes Fluggerät 10 aufgrund der Aufnahme 32 auf der Bodenstation 30 erfährt, ermöglicht die Bereitstellung eines Ladekontakts sowie der ersten Datenverbindung zwischen der
Bodenstation 30 und dem unbemannten Fluggerät 10.
Die Bodenstation 30 weist ferner einen Anschluss 34 zum Bereitstellen der ersten Datenverbindung zwischen einer Kontrolleinheit und der Bodenstation 30 auf. Darüber hinaus umfasst die
Bodenstation 30 einen Stromanschluss 36, welcher entsprechende Ladekontakte in den
Aufnahmen 32 mit Strom versorgt.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichen liste:
S-1 10
bis
S-162 Schritte eines Verfahrens zur Breitstellung einer Animation
1 System
10 Unbemanntes Fluggerät
12 Leuchtmittel
20 Kontrolleinheit
30 Bodenstation
32 Aufnahme
34 Anschluss
36 Stromanschluss
40 Erste Datenverbindung
50 Zweite Datenverbindung
52 Antenne
54 Datenleitung
56 Funkverbindung

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zum Bereitstellen einer Luftdarstellung, umfassend eine Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten, welche jeweils ein Leuchtmittel, einen Speicher, und eine Kennung umfassen,
mindestens eine Bodenstation, welche dazu eingerichtet ist über eine erste Datenverbindung mit der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten zu kommunizieren und
mindestens eine Kontrolleinheit zur Missionskontrolle und Schwarmkontrolle,
wobei die Kontrolleinheit zur indirekten Kommunikation mit der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten mit der Bodenstation verbunden ist, und
wobei die Kontrolleinheit über eine zweite Datenverbindung mit der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten direkt kommunizieren kann, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
automatisches Laden der Missionsdaten von einer Vielzahl an unbemannten Fluggeräten in den Speicher eines unbemannten Fluggeräts über die Bodenstation mittels der ersten Datenverbindung,
Abfragen und Speichern der Kennungen, GPS-Daten sowie des Systemstatus von einer Vielzahl der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten durch die Kontrolleinheit mittels der ersten oder der zweiten Datenverbindung,
Berechnen der Flugpfade für die Vielzahl an unbemannten Fluggeräten basierend auf den GPS-Daten und den ersten Zielpositionen des jeweiligen unbemannten Fluggeräts mittels der Kontrolleinheit in Echtzeit,
Zuteilen von Flugwegnummern an eine Vielzahl der unbemannten Fluggeräte durch die Kontrolleinheit mittels der ersten oder der zweiten Datenverbindung, und
autarkes und synchronisiertes Durchführen der gesamten Mission durch die unbemannten Fluggeräte nach dem Start.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Kontrolleinheit jedem unbemannten Fluggerät vor dem Start eine Startzeit zuteilt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 wobei ein unbemanntes Fluggerät der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten und die Kontrolleinheit über die erste Datenverbindung kommunizieren, wenn das unbemannte Fluggerät mit der Bodenstation in physischen Kontakt steht und ein unbemanntes Fluggerät der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten und die Kontrolleinheit über die zweite Datenverbindung kommunizieren, wenn das unbemannte Fluggerät von der Bodenstation getrennt ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei während der Mission Systemstatusdaten in definierten Zeitabständen von den einzelnen unbemannten Fluggeräten über die zweite Datenverbindung an die Kontrolleinheit gesendet werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der zweiten Datenverbindung Triggersignale zur Synchronisation der Luftdarstellung mit anderen Elementen nach dem Start an die Vielzahl an unbemannten Fluggeräten gesendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei physischem Kontakt zwischen einem unbemannten Fluggerät und der Bodenstation ein Akku des unbemannten Fluggeräts geladen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Datenverbindung zwischen der Bodenstation und dem jeweiligen unbemannten Fluggerät durch Abheben des unbemannten Fluggeräts getrennt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Landen eines unbemannten Fluggeräts der Vielzahl an unbemannten Fluggeräten durch Vorgabe einer Sinkrate und einer GPS Zielkoordinate mittels der Kontrolleinrichtung durchgeführt werden kann.
9. System zum Bereitstellen einer Luftdarstellung, umfassend
eine Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten, welche jeweils ein Leuchtmittel, einen Speicher, und eine Kennung umfassen,
mindestens eine Kontrolleinheit zur Missions- und Schwarmkontrolle, und
mindestens eine Bodenstation, welche zwischen einem unbemannten Fluggerät und der Kontrolleinheit mindestens eine Datenverbindung bereitstellen kann,
wobei jedes unbemannte Fluggerät die Daten mindestens einer Vielzahl der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten in dem Speicher des unbemannten Fluggeräts bereitstellt.
10. System nach Anspruch 9, wobei die Daten der unbemannten Fluggeräte die Missionsdaten und Flugwegnummern umfassen.
11 . System nach Anspruch 9 oder 10, wobei die unbemannten Fluggeräte Akkus aufweisen, welche durch physischen Kontakt der unbemannten Fluggeräte mit der Bodenstation geladen werden können.
12. System nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei eine erste Datenverbindung bei physischem Kontakt zwischen einem unbemannten Fluggerät der Mehrzahl an unbemannten
Fluggeräten und der Bodenstation bereitgestellt werden kann.
13. System nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei eine erste Datenverbindung mittels einer optischen Verbindung zwischen der Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten und der Bodenstation bereitgestellt werden kann.
14. System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei ein unbemanntes Fluggerät der
Mehrzahl an unbemannten Fluggeräten aerodynamisch derart ausgebildet ist, dass eine maximale Aufprallenergie von 60 J nicht überschritten werden kann.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109196440A (zh) * 2017-11-06 2019-01-11 深圳市大疆创新科技有限公司 航线的分配方法、服务器、终端设备、控制设备及系统
CN111819610A (zh) * 2018-03-06 2020-10-23 Dfs德国空管有限公司 用于无人驾驶飞行器和载人飞行器的空中态势信息和交通管理系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT16013U1 (de) * 2017-04-28 2018-10-15 Ars Electronica Linz Gmbh & Co Kg Unbemanntes Luftfahrzeug mit einer modularen Schwarmsteuereinheit
WO2018195575A1 (de) * 2017-04-28 2018-11-01 Ars Electronica Linz Gmbh & Co Kg Unbemanntes luftfahrzeug und system zum erzeugen eines feuerwerks im luftraum
WO2019023859A1 (zh) * 2017-07-31 2019-02-07 深圳市大疆创新科技有限公司 无人机失步处理方法、无人机以及无人机系统
CN112650283B (zh) * 2020-12-16 2022-10-11 北京航天控制仪器研究所 无人机多区域内巡逻轨迹编号方法
CN113448352B (zh) * 2021-09-01 2021-12-03 四川腾盾科技有限公司 一种大型无人机指挥控制站的双机控制系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110029804A1 (en) * 2008-12-22 2011-02-03 Honeywell International Inc. Fleet mission management system and method using health capability determination
WO2013163746A1 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Aeryon Labs Inc. System and method for controlling unmanned aerial vehicles
US20140249693A1 (en) 2013-02-15 2014-09-04 Disney Enterprises, Inc. Controlling unmanned aerial vehicles as a flock to synchronize flight in aerial displays
WO2014160589A1 (en) * 2013-03-24 2014-10-02 Bee Robotics Corporation Aerial farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
US8862285B2 (en) 2013-02-15 2014-10-14 Disney Enterprises, Inc. Aerial display system with floating pixels

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6524240B1 (en) 2000-11-22 2003-02-25 Medwave, Inc. Docking station for portable medical devices
US20130134254A1 (en) 2011-11-29 2013-05-30 Jason Moore UAV Fire-fighting System
US8825225B1 (en) 2013-02-15 2014-09-02 Disney Enterprises, Inc. Aerial display system with floating projection screens
DE102013004881A1 (de) 2013-03-07 2014-09-11 Daniel Dirks Lande- und (Akku-)Aufladestation - mit Kontakt oder kontaktlos - für einzelne oder mehrere im Verbund ferngesteuerte oder autonom fliegende Drohnen mit Drehflügeln (UAVs/Flugroboter/Multikopter)
DE102013019098B3 (de) * 2013-11-11 2015-01-08 Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden System zum Erfassen von Parametern der Umwelt und Umgebung
US9845165B2 (en) * 2014-07-16 2017-12-19 Airogistic, L.L.C. Methods and apparatus for unmanned aerial vehicle landing and launch
US9524648B1 (en) * 2014-11-17 2016-12-20 Amazon Technologies, Inc. Countermeasures for threats to an uncrewed autonomous vehicle
US10303415B1 (en) * 2015-03-26 2019-05-28 Amazon Technologies, Inc. Mobile display array
US9678507B1 (en) * 2015-06-25 2017-06-13 Latitude Engineering, LLC Autonomous infrastructure element survey systems and methods using UAV fleet deployment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110029804A1 (en) * 2008-12-22 2011-02-03 Honeywell International Inc. Fleet mission management system and method using health capability determination
WO2013163746A1 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Aeryon Labs Inc. System and method for controlling unmanned aerial vehicles
US20140249693A1 (en) 2013-02-15 2014-09-04 Disney Enterprises, Inc. Controlling unmanned aerial vehicles as a flock to synchronize flight in aerial displays
US8862285B2 (en) 2013-02-15 2014-10-14 Disney Enterprises, Inc. Aerial display system with floating pixels
WO2014160589A1 (en) * 2013-03-24 2014-10-02 Bee Robotics Corporation Aerial farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109196440A (zh) * 2017-11-06 2019-01-11 深圳市大疆创新科技有限公司 航线的分配方法、服务器、终端设备、控制设备及系统
CN111819610A (zh) * 2018-03-06 2020-10-23 Dfs德国空管有限公司 用于无人驾驶飞行器和载人飞行器的空中态势信息和交通管理系统

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