Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Luftfahrzeugeinrichtung und zur Durchfahrung von Messungen, wobei die Luftfalirzeugeinrichtung wenigstens eine vorgegebene Position anfliegt und diese Position geregelt hält, sowie eine Luftfahrzeugeinrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Aus der DE 20 2011 050 944 Ul ist eine Kamerahalterung bekannt mit folgenden Komponenten: einen durch eine Ballonhülle gebildeten Auftriebskörper; einen ringförmigen Träger auf dem die Ballonhülle aufgespannt ist bzw. in dem die Ballonhülle eingespannt ist; und mehrere gleichmäßig um den Umfang des rmgförmigen Trä- gers verteilte Propellereinheiten zum dreidimensionalen Navigieren in der Luft; und ein Befestigungselement zur Aufnahme einer Kamera, die derart an dem ringförmigen Träger gelagert ist, dass sie mittig unter dem ringförmigen Träger und unter dem Auftriebskörper angeordnet ist. Damit soll eine schwebende Kamerahalterung ge schaffen werden, die eine sehr dauerhaft ruhige und gleichförmige Kameraführung ermöglicht und sich (anders als Schwebestative) tatsächlich für Luftaufnahmen eignet.

Aus der CN 101750514 A ist ein Verfahren bekannt zur Echtzeitmessung einer Windgeschwindigkeit und -richtung und eine Flugeinrichtung zum Abstellen im Luftraum in großer Höhe. Das Verfahren setzt sich zusammen aus einer Messeinrichtung und Algorithmus zur Ermittlung einer Windgeschwindigkeit und einer Windrichtung, wobei die Messeinrichtung ein starrer Rotationsstab ist, der von einem bürstenlosen Motor angetrieben ist und mit konstanter Winkelgeschwindigkeit rotiert, an zwei Enden des starren Rotationsstabs Druckmesssensoren vorgesehen sind, die mit einem differentiellen Druckumformer verbunden sind. Wenn ein Wind den starren Rotationsstab, der konstant rotiert, anbläst, ist die Druckdifferenz zwischen den zwei Druckmesssensoren ein periodisches Cosinus-Signal, und die Amplitude des Signals steht in direktem Verhältnis zur Windgeschwindigkeit, und die Phasenlage des Signals enthält eine Wmdwinkelinformation. Durch Anwendung des erfin- dungsgemäßen Algorithmus kann eine Windgeschwiadigkeits- und Windrichtungsinformation aus dem differentiellen Drucksignal ermittelt werden. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Amplitude des differentiellen Drucksignals in direktem Verhältnis zu dem Produkt aus atmosphärischer Dichte und der linearen Geschwindigkeit eines Rotationsarms bei der vorbestimmten Windgeschwindigkeit ist. Daher, erfindungsgemäß, kann bei geringerer atmosphärischer Dichte ein höheres Signal gewonnen werden durch vernünftiges Auswählen der Rotationsgeschwindigkeit des starren Rotationsstabs und der Länge der Rotationsarms, um die Windge- schwindigkeits- und Wmdrichtungsgeschwindigkeitsinformation zuverlässig zu ermitteln. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes eingangs genanntes Verfahren sowie eine Luftfahrzeugeinrichtung, eine Basisstation und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens bereit zu stellen. Insbesondere sollen Messungen mit einem deutlich verringerten Aufwand ermöglicht werden. Insbesondere sollen Messungen auch ohne Sichtkontakt zur Luftfahrzeugeinrichtung durchführbar sein. Insbesondere sollen Umwelteingriffe deutlich reduziert oder vermieden werden. Ins- besondere soll die Luftfahrzeugeinrichtung eine lange Betriebsbereitschaft aufweisen. Insbesondere soll eine Standortexploration für Windkraftanlagen verbessert werden. Insbesondere soll eine Ortsauflösung verbessert werden. Insbesondere soll eine Standortbindung entfallen. Insbesondere soll eine Flexibilität erhöht werden. Insbesondere sollen Messungen unmittelbar durchführbar sein. Insbesondere soll eine dreidimensionale Datenerfassung ermöglicht werden. Insbesondere sollen Partikelmessungen ermöglicht werden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Verfahren zum Betreiben einer Luftfahrzeugeinrichtung und zur Durchführung von Messungen, wobei die Luftfahrzeugein- richtung wenigstens eine vorgegebene Position anfliegt und diese Position geregelt hält, bei dem basierend auf Soll-/Istwert- Abweichungen bei einer Positionsregelung eine Windrichtung und/oder eine Windgeschwindigkeit bestimmt werden.

Das Verfahren kann zur Messung von Umweltparametern dienen. Das Verfahren kann zur Messung von Parametern dienen, die für eine Entscheidung über eine In- stallation einer Windkraftanlage relevant sind. Das Verfahren kann zur Erstellung von Windkarten dienen. Das Verfahren kann zur Erstellung von Windgutachten dienen. Das Verfahren kann zur Überprüfung, Verifizierung und/oder Optimierung bestehender, produktiver Windkraftanlagen dienen. Das Verfahren kann zur Verbesserung einer Wettervorhersage dienen. Das Verfahren kann zur Überprüfung von Richtfunkanlagen dienen. Das Verfahren kann zur Bestimmung eines Windvektors dienen. Das Verfahren kann an Land und/oder auf See durchgeführt werden.

Die vorbestimmte Position kann unter Verwendung eines Regelkreises gehalten werden. Der Regelkreis kann eine Regelstrecke und einen Regler aufweisen. Der Regler kann eine Regelgröße kann mit einer Führungsgröße vergleichen. Der Vergleich zwi- sehen der Regelgröße und der Führungsgröße kann eine Regelabweichung ergeben. Die Regelabweichung kann dem Regler zugeführt werden. Der Regler kann auf Basis der Regelabweichung eine Stellgröße bilden. Die Stellgröße kann der Regelstrecke zugeführt werden. Damit kann der Einfluss eine Störgröße ausgeregelt werden. Die Regelgröße kann einen Istwert repräsentieren. Die Führungsgröße kann einen Sollwert repräsentieren. Die Regelabweichung kann die Soll-/Istwert- Abweichung sein. Der Istwert und der Sollwert können Positionen sein. Der Istwert kann eine Ist- Position der Luftfahrzeugemrichtung sein. Der Sollwert kann die wenigstens eine vorgegebene Position sein. Die Regelabweichung kann eine Abweichung zwischen der Ist-Position und der wenigstens einen vorgegebenen Position sein. Die Störgröße kann ein Wind sein.

Basierend auf Soll-/Istwert- Abweichungen bei der Positionsregelung kann die Störgröße bestimmt werden. Die Störgröße kann nach Betrag und Richtung bestimmt werden. Ein Betrag der Störgröße kann eine Windgeschwindigkeit sein. Eine Richtung der Störgröße kann eine Windrichtung sein. Die Windrichtung und/oder die Windgeschwindigkeit können mithilfe der Regelabweichung bestimmt werden. Die Windrichtung und/oder die Wmdgeschwindigkeit können mithilfe der Stellgröße bestimmt werden.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens entfällt das Erfordernis einer Errichtung von Messmasten. Das Erfordernis einer Grundstücknutzung entfällt. Messpunkte sind variabel vergebbar. Eine Messung kann an mehreren Punkten erfolgen. Es kann ein Feld vermessen werden. Messungen können mit verringertem Vorbereitungsaufwand erfolgen. Messungen können schnell und variabel erfolgen. Messpunkte sind mit verringertem Aufwand veränderbar. Das Verfahren kann mithilfe mehrerer Luftfahrzeugeinrichtungen mehrfach parallel durchgeführt werden. Es können Messun- gen an mehreren Punkten gleichzeitig erfolgen. Eine Wirtschaftlichkeit ist verbessert. Es können räumliche und zeitliche Inkremente eines Turbulenzwindfelds mit erhöhter Genauigkeit erfasst werden. Ein autonomer oder teilautonomer Betrieb wird ermöglicht. Eine sichere Interaktion mit der Umwelt ist ermöglicht. Es können Wind- leistungs-, Wetterberechnungs- und/oder Strömungssimulationsmodelle verifiziert werden. LIDAR-Messungen können referenziert und/oder kalibriert werden. Es können Leistungsparameter produktiver Windkraftanlagen verifiziert werden. Es können Kleinklimavorhersagen verifiziert werden. Eine Durchf hrung des Verfahrens auf See ermöglicht eine verbesserte lokale Wetterbestimmung und/oder eine Unterstützung einer Wettervorhersage, indem ein Einfluss seegangsbedingter Schwankungen reduziert oder vermieden werden kann. Die Luftfahrzeugeinric tung kann zunächst eine erste vorgegebene Position anfliegen, an der ersten vorgegebenen Position können eine Windrichtung und/oder eine Windgeschwindigkeit bestimmt werden, die Luftfahrzeugeinrichtung kann nachfolgend wenigstens eine weitere vorgegebene Position anfliegen und an der wenigstens einen weiteren Position können eine Windrichtung und/oder eine Windgeschwindigkeit bestimmt werden.

An der wenigstens einen vorgegebenen Position können weitere Daten gemessen oder bestimmt werden. An der wenigstens einen vorgegebenen Position können eine Temperatur, eine Luftfeuchtigkeit, eine Schallemission, ein Luftdruck, ein Sonnen- stand, eine Uhrzeit, ein Bedeckungsgrad, ein Taupunkt, eine Ausrichtung der Luftfahrzeugeinrichtung bezogen auf Kompass-Nord, eine Ausrichtung der Luftfahrzeugeinrichtung bezogen auf eine Erdanziehung und/oder eine Position der Luftfahrzeugeinrichtung gemessen oder bestimmt werden.

An der wenigstens einen vorgegebenen Position können eine Intensität und/oder eine Richtung eines Signals einer Sendeeinrichtung eines Instrumentenlandesystems (in- strument landing system, ILS) gemessen werden. Das Instrumentenlandesystem kann ein bodenbasiertes System sein. Das Instrumentenlandesystem kann Flugzeugen zur Unterstützung eines Anflugs und einer Landung dienen. Die Unterstützung kann mithilfe zweier Leitstrahlen erfolgen. Die Unterstützung kann mithilfe eines Lande- kurses und eines Gleitpfads erfolgen. Der Landekurs kann eine Kursinformation aufweisen. Der Gleitpfad kann eine Höheninformation aufweisen. Die Sendeeinrichtung kann wenigstens einen Landekurssender aufweisen. Die Sendeeinrichtung kann wenigstens einen Gleitwegsender aufweisen. Das Instrumentenlandesystem kann eine Entfernungsmesseinrichtung (distance measuring equipment, DME) aufweisen. Die Entfemungsmesseinrichtung kann einen Sender aufweisen. An der wenigstens einen vorgegebenen Position können eine Intensität und/oder eine Richtung eines Signals eines Landekurssenders, eines Gleitwegsenders und/oder eines Senders einer Entfemmgsmesseinrichtung gemessen werden. Es können aufeinanderfolgend mehrere Punkte des Gleitpfads angeflogen werden. An jedem Punkt kann die Luftfahr- zeugeinrichtung zur Messung verweilen. Damit können eine Ausrichtung von Sendern und/oder eine Intensitätsverteilung von Signalen überprüft werden.

Zwischen der Luftfahrzeugeinrichtung und einer Basisstation können Positionsdaten und/oder Steuerdaten übermittelt werden. Damit steht der Basisstation jeweils eine Information über eine Ist-Position der Luftfahrzeugeinrichtung zur Verfügung. Damit kann der Luftfahrzeugeinrichtung jeweils eine Information über eine Soll-Position übermittelt werden. Damit kann der LuftfahKeugeinrichtung jeweils eine Information zur Durchführung von Messungen übermittelt werden. Das Verfahren kann zumindest im Wesentlichen in der Luftfahrzeugeinrichtung durchgeführt werden. Das Verfahren kann zumindest im Wesentlichen in der Basisstation durchgeführt werden.

Von der Luftfahrzeugeinrichrung können an eine Basisstation Messdaten übermittelt werden. Messdaten können in der Luftfahxzeugeinrichtung zwischengespeichert werden. Eine Übermittlung von Messdaten an die Basisstation kann während einer Messung erfolgen. Eine Übermittlung von Messdaten an die Basisstation kann nach Abschluss einer Messung erfolgen. Eine Übermittlung von Messdaten an die Basisstation kann nach Abschluss einer Messreihe erfolgen. Eine Übermittlung von Messdaten an die Basisstation kann kontinuierlich erfolgen. Eine Übermittlung von Messdaten an die Basisstation kann diskret erfolgen.

Die Übermittlung von Positionsdaten und/oder Steuerdaten zwischen der Luftfahr- zeugeinrichtung und der Basisstation und/oder die Übermittlung von Messdaten von der Luftfahrzeugeinrichrung an die Basisstation können drahtlos erfolgen. Die Übermittlung kann nicht-optisch erfolgen. Die Übermittlung kann per Funk erfolgen. Damit kann das Erfordernis einer Sichtverbindung zwischen der Luftfahrzeugeinrichtung und der Basisstation entfallen. Die Übermittlung kann kabelgebunden erfol- gen.

Von einer Basisstation zur Luflfahrzeugeinrichtung kann Energie drahtlos übertragen werden. Die Energie kann elektrische Energie sein. Die Übertragung von Energie kann während eines Flugbetriebs der Luftfahrzeugeinrichtung erfolgen. Die Übertragung von Energie kann elektromagnetisch erfolgen. Die Übertragung von Energie kann induktiv erfolgen. Damit kann die Luftfahreeugeinrichtung zumindest abschnittsweise dicht geschlossen, insbesondere staub- und/oder wasserdicht, sein. Eine Betriebsbereitschaft der Luftfahrzeugeinrichtung kann verlängert sein. Eine Flugdauer kann verlängert sein. Außerdem erfolgt die Lösung der zugrundliegenden Aufgabe mit einer Luftfahrzeugeinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Trageinrichtung, eine Anlriebseinrichtung und wenigstens einen Auftriebskörper aufweist.

Die Luftfahrzeugeinrichtung kann ein Luftfahrzeug aufweisen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann leichter als Luft sein. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann sich mittels statischen Auftriebs in der Luft halten. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann schwerer als Luft sein. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann mittels dynamischen Auftriebs fliegen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann Merkmale eines Luftfahrzeugs leichter als Luft und/oder Merkmale eines Luftfahrzeugs schwerer als Luft aufweisen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann Merkmale eines Luftschiffs aufweisen. Die Luftfahrzeug- einrichtung kann Merkmale eines Senkrechtstarters aufweisen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann Merkmale eines Hubschraubers aufweisen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann Merkmale eines Multicopters aufweisen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann unbemannt sein. Die Luftfahreeugeinrichtung kann fernsteuerbar sein. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann in der Lage sein, wenigstens eine vorgegebene Positi- on selbsttätig anzufliegen. Die Luftfahrzeugeiririchtung kann in der Lage sein, eine erste vorgegebene Position und wenigstens eine weitere vorgegebene Position selbsttätig anzufliegen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann in der Lage sein, eine vorgegebene Flugbahn selbsttätig abzufliegen.

Die Luftfahrzeugeinrichtung kann eine Energiespeichereinrichtung aufweisen. Die Energiespeichereinrichtung kann zum Speichern elektrischer Energie dienen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann eine elektrische Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann eine Recheneinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann eine Speichereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann einen Regler aufweisen. Die Lufrfahrzeugeinrichtung kann eine Sendeeinrichtung aufweisen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann eine Empfangseinrichtung aufweisen. Die Sendeein- richtung und/oder die Empfangseinrichtung können zur Kommunikation mit einer Basisstation und/oder einem mstrumentenlandesystem dienen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann Sensoren zur Durchfuhrung von Messungen aufweisen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann einen Temperatursensor, eine Luftfeuchtigkeitssensor, Be- schleunigungssensoren, Neigungssensoren, optische Sensoren, Infrarotsensoren, ein Mikrofon, einen Lautsprecher, einen Luftdrucksensor, einen Helligkeitssensor, eine Uhr, einen Kompass, eine Einrichtung für satellitengestützte Navigation, einen Höhenmesser, einen Geschwindigkeitsmesser und/oder ein Staurohr aufweisen.

Die Trageinrichtung kann mechanisch tragende Komponenten der Luftfahrzeugein- richtung aufweisen. Die Trageinrichtung kann ein Gestell, ein Gehäuse, ein Skelett, eine Montageplatte und/oder eine Grandplatte aufweisen. Die Trageinrichtung kann einen Zentralabschnitt der Luftfahrzeugeinrichtung bilden. Die Trageinrichtung kann eine Platine der Luftfahrzeugeinrichtung sein. Die Trageinrichtung kann einen Werkstoff wie Holz oder Holzlaminat aufweisen. Der wenigstens eine Auftriebskörper kann eine Hülle aufweisen. Die Hülle kann starr oder elastisch sein. Der wenigstens eine Auftriebskörper kann eine Gasfüllung aufweisen. Die Gasfüllung kann leichter als Luft sein. Die Gasfüllung kann einen Druck aufweisen, der höher ist als ein Atmosphärendruck bei Normalbedingungen. Die Gasfüllung kann einen Druck aufweisen, der deutlich geringer ist als ein Atmosphärendruck bei Normalbedingungen. Die Antriebseinrichtung kann starr angeordnet sein. Die Antriebseinrichtung kann beweglich angeordnet sein. Damit ist eine Antriebsrichtung änderbar.

Die erfindungsgemäße Luftfahrzeugeinrichtung ist besonders kompakt. Eine erforderliche Nutzlast ist reduziert. Die Luftfahrzeugeinrichtung weist ein verringertes Gewicht auf. Eine maximale Betriebszeit ist verlängert. Ein Zeitraum, in dem Mes- sungen vorgenommen werden können, ist verlängert. Die Luftfahrzeugeinrichtung ist einfach transportierbar. Ein Bauaufwand ist verringert. Die Luftfahrzeugeinrichtung ist günstig herstellbar. Die Luftfahrzeugeinrichtung ermöglicht variable Messungen.

Die Trageinrichtung kann wenigstens einen konstruktionsbedingten Hohlraum aufweisen und der wenigstens eine Auftriebskörper kann in dem konstruktionsbedingten Hohlraum angeordnet sein. Der konstruktionsbedingte Hohlraum kann ein ohnehin vorhandener Hohlraum sein, der nicht eigens zur Aufnahme eines Auftriebskörpers besteht. Der wenigstens eine Auftriebskörper kann den konstruktionsbedingten Hohlraum zumindest annähernd vollständig ausfüllen. Damit ist die Luftfahrzeugeinrichtung durch die Trageinrichtung nicht zusätzlich vergrößert. Die An ebseinrichtung kann wenigstens eine Mantelpropellereinrichtung mit einem Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse kann eine zylinderartige Form aufweisen. Das Gehäuse kann baulich gesondert sein. Das Gehäuse kann von der Luftfahrzeugeinrich- tung gebildet sein. Das Gehäuse kann mithilfe eines in der Luftfahrzeugeinrichtung angeordneten Kanals gebildet sein. Damit sind Schubverluste infolge von Verwirbe- hangen an Blattspitzen der Propeller reduziert. Die Aiitriebseinrichtung kann wenigstens zwei gegenläufig drehbare Propeller aufweisen. Die Propeller können koaxial angeordnet sein. Damit ist ein freies Moment um eine Drehachse der Propeller reduziert oder verhindert.

Mithilfe der Antriebseinrichtung können ein Auftrieb und/oder ein Vortrieb erzeug- bar sein. Die Aii ebseinrichtung kann wenigstens einen Antrieb zur Erzeugung einer Auftriebskraft aufweisen. Die Antriebseinrichtung kann wenigstens einen Antrieb zur Erzeugung einer Vortriebskraft aufweisen. Die Antriebseinrichtung kann wenigstens einen Antrieb zur Erzeugung einer Auftriebs- und/oder Vortriebskraft aufweisen. Eine Flugrichtung der Luftfalirzeugeiririchtung kann von einer Windrichtung vorgebbar sein. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann eine derartige Form aufweisen, dass unter Wmdeinfluss eine selbsttätige Ausrichtung der Luftfalirzeugeinrichtung entsprechen der Windrichtung erfolgt. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann eine derartige Form aufweisen, dass ihr Profil einen aerodynamischen Auftrieb erzeugt. Die Luft- fahrzeugeinrichtung kann eine tropfenartige Form aufweisen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann eine ovale torusartige Form aufweisen. Die Luftfahrzeugeinrichtung kann eine kugelartige Form aufweisen.

Die Luftfahrzeugeinrichtung kann wenigstens einen Strömungskanal aufweisen. Der wenigstens eine Strömungskanal kann ein in der Luftfahrzeugeinrichtung verlaufen- der Strömungskanal sein. Der wenigstens eine Strömungskanal kann einen Kreisquerschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Strömungskanal kann entlang einer Längsachse der Luftfahrzeugeinrichtung verlaufen. Der wenigstens eine Strömungskanal kann einen Einlass und einen Auslass aufweisen. Der Einlass und/oder der Auslass können trichterartig ausgeführt sein.

In dem wenigstens einen Strömungskanal können zumindest teilweise die Antriebs- einrichtung und/oder wenigstens eine Steuerklappe angeordnet sein. Der wenigstens eine Strömungskanal kann eine Verzweigung aufweisen. Der wenigstens eine Strömungskanal kann sich ausgehend von einem Hauptströmungskanal in mehrere Teil- Strömungskanäle verzweigen. Die Antriebseinrichtung kann in dem Hauptströmungskanal angeordnet sein. Die wenigstens eine Steuerklappe kann in einem Teilströmungskanal angeordnet sein. In mehreren Teilströmungskanälen können Steuerklappen angeordnet sein. In jedem Teilströmungskanal kann eine Steuerklappe angeordnet sein. Die wenigstens eine Steuerklappe kann zum Steuern einer Strömung in dem wenigstens einen Strömungskanal dienen. Mithilfe der wenigstens einen Steuerklappe kann der wenigstens eine Strömungskanal offenbar oder schließbar sein. Die wenigstens eine Steuerklappe kann zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung verstellbar sein. Die wenigstens eine Steuerklappe kann diskret oder kontinuierlich verstellbar sein. Damit ist eine Flugrichtung der Luftfahrzeugeinrichtung steuerbar.

Außerdem erfolgt die Lösung der zugrundliegenden Aufgabe mit einer Basisstation zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Luftfahrzeugeinrichtung aufweist. Die Basisstation kann bodenbasiert sein. Die Basisstation kann ein Gehäuse aufweisen. Die Basisstation kann eine elektrische Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann eine Recheneinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann eine Speichereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann einen Regler aufweisen. Die kann eine Sendeeinrichtung aufweisen. Die Kom- munikationseinrichtung kann eine Empfangseinrichtung aufweisen. Die Kommuni- kationseinrichtung kann zur Kommunikation mit wenigstens einer Luftfahrzeugeinrichtung dienen. Die Kommunikationseinrichtung kann zur Kommunikation mit genau einer Luftfahrzeugeinrichtung dienen. Die Kommunikationseinrichtung kann zur Kommunikation mit mehreren Luftfahrzeugeinrichtungen dienen. Die Basisstation kann von der wenigstens einen Luftfahrzeugeinrichtung als Positionsreferenz nutzbar sein. Die Basisstation kann eine Sendeeinrichtung und/oder eine Empfangseinrichtung zur Übertragung von Positionsdaten und/oder Steuerdaten von und/oder zu der wenigstens einen Luftfarirzeugeinrichtung aufweisen. Die Basisstation kann eine Empfangseinrichtung und/oder eine Speichereinrichtung für Messdaten der wenigstens einen Luftfahrzeugeinrichtung aufweisen. Die Basisstation kann eine Sendeeinrichtung und/oder eine Empfangseinrichtung zur Übertragung von Messdaten zu einer Zentrale aufweisen.

Die Basisstation kann auf einem Erdboden angeordnet sein. Die Basisstation kann auf einem Schwimmkörper angeordnet sein. Der Schwimmkörper kann verankert oder nicht verankert sein. Die Basisstation kann auf einem Schiff angeordnet sein. Die Basisstation kann auf einer Boje angeordnet sein.

Die Basisstation kann einen Energiespeicher aufweisen. Die Basisstation kann eine Übertragungseinrichtung zur drahtlosen Übertragung von Energie zur Luftfahrzeugeinrichtung aufweisen. Die Basisstation kann eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aufweisen. Die Basisstation kann einen elektrischen Generator aufweisen. Die Basisstation kann eine Einrichtung zur regenerativen Erzeugung elektrischer Energie aufweisen. Die Basisstation kann eine Solarzelleneinrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aufweisen. Die Basisstation kann Sensoren zur Durchführung von Messungen aufweisen. Die Sensoren der Basisstation können von Sensoren der Luftfahrzeugeinrichtung unabhängig betreibbar sein. Mithilfe der Sensoren der Basisstation können bodennahe Messungen durchführbar sein. Die Basisstation kann einen Temperatursensor, eine Luftfeuchtigkeitssensor, optische Sensoren, Infrarotsensoren, ein Mikrofon, einen Lautsprecher, einen Luftdrucksensor, einen Helligkeitssensor, eine Uhr, einen Kompass, einen Höhenmesser und/oder ein Staurohr aufweisen. Außerdem erfolgt die Lösung der zugrundliegenden Aufgabe mit einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die wenigstens eine erfindungsgemäße Luftfahrzeugeinrichtung und eine erfindungsgemäße Basisstation aufweist. Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergeben sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Anordnung und ein Verfahren zur positionsbezogenen mobilen Erfassung, Emission und Überwachung von Umweltparametern.

Es kann ein Einsatz eines auf die Anwendung angepassten Fluggeräts und eines geeigneten Verfahrens zur Durchführung der Messungen erfolgen. Dabei kann ein un- bemanntes, kompaktes Fluggerät mit Senkrechtstart-Eigenschaften eingesetzt werden, welches über einen Schubpropeller verfügen kann, um auch gegen hohe Windgeschwindigkeiten die Flugposition einhalten zu können.

Die Anforderung, spezielle Transportlasten von beispielsweise weit über einem Kilogramm tragen zu können, kann entfallen. Das Fluggerät soll keine nennenswerten Transportlasten tragen können, sondern in erster Linie nur sich selbst tragen und die Flugposition beibehalten können. Dadurch kann das Gewicht erheblich reduziert werden, wobei ein integrierter Auftriebskörper ebenfalls dazu beitragen kann. Zusätzliche Sensoren, wie Temperatur oder Luftfeuchte können mit einem Gewicht von wenigen Gramm ohne weiteres zugefügt werden, sodass sehr lange Flugzeiten bis zu einer kontinuierlichen Messung möglich sind.

Die Windgeschwindigkeitsmessung kann über die Regelgrößen für die Positionsregelung des Fluggerätes erfolgen. Dieses System kann flexibel an mehreren Standorten, mit beliebig hoher, örtlicher und zeitlicher Auflösung zur Vermessung von Umweltparametern eingesetzt werden. Das beschriebene System kann sofort einsatzbe- reit sein.

Die Anordnung ist auch im gelandeten Zustand leicht transportierbar, darüber hinaus sind schwierig erreichbare Messplätze fliegerisch erreichbar um auch dort Messdaten gewinnen zu können. Umweltschäden, welche bei der Installation von Messtürmen entstehen, werden vollständig vermieden. Durch den Einsatz mehrerer, fliegender Systeme können simultan Windkarten erstellt werden, welche zur Beurteilung von Umgebungen für mögliche Windinstallationen oder Flugplätze, Gebäude oder gleichen nötig sind. Die Erstellung von dreidimensionalen Karten ist möglich. Die Pla- nung für die von der Regierung ausgeschriebenen Vorrangflächen für Windkraftanlagen können somit sofort und optimal ausgelegt werden.

Durch den Einsatz von einfachen, am Markt erhältlichen Materialien, sind die Kosten für ein System vergleichsweise gering. Das System ist abgesehen vom Entladevorgang der Messdaten, sofern diese nicht online an die Basisstation übertragen werden, wartungsfrei. Durch die drahtlose Energieübertragung kann die Anordnung wasserdicht ausgelegt sein.

Mit„kann" sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausfuhrungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausföhrungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstel- len.

Es zeigen schematisch und beispielhaft:

Fig. 1 eine Anordnung mit einem Fluggerät und einer Basisstation während einer

Durchführung von Messungen,

Fig. 2 Kräfteverhältnisse an einem Fluggerät, Fig. 3 ein Fluggerät in stromlinienförmiger Trofpenform in Schnittdarstellung,

Fig. 4 ein Fluggerät in Kugelform in Durchsicht, Fig. 5 ein Fluggerät in Kugelform in Draufsicht,

Fig. 6 ein Fluggerät in toroidaler Form in Schnittdarstellung und

Fig. 7 ein Fluggerät in toroidaler Form in Draufsicht.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einem Fluggerät 100 und einer Basisstation 102 während einer Durchführung von Messungen. Die Anordnung dient zur Umweltex- ploration. Die Anordnung dient insbesondere dazu, eine Planung von Windkraftanlagen zu unterstützen. Die Anordnung dient insbesondere dazu, eine Bestimmung einer möglichen Windausbeute zu unterstützen. Die Anordnung dient insbesondere dazu, eine mittlere Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe einer aufzustellenden Windkraft- anläge zu bestimmen. Die Anordnung dient insbesondere dazu, Turbulenzeigenschaften eines Winds zu erfassen.

Das Fluggerät 100 fliegt in der Luft. Das Fluggerät 100 ist von einem Wind 104 beaufschlagt. Das Fluggerät 100 hält geregelt eine vorgegebene Position. Das Fluggerät 100 führt an der vorgegebenen Position Messungen durch. Das Fluggerät 100 führt an der vorgegebenen Position eine Windmessung durch. Die Windmessung umfasst die Messung einer Wmdrichtung. Die Windmessung umfasst die Messung einer Windgeschwindigkeit. Die Windrichtung wird basierend auf Soll-/Istwert- Abweichungen bei der Positionsregelung des Fluggeräts 100 bestimmt. Die Windgeschwindigkeit wird basierend auf Soll-/Istwert- Abweichungen bei der Positionsrege- lung des Fluggeräts 100 bestimmt. Das Fluggerät 100 senden die Messdaten zu der Basisstation 102.

Die Basisstation 102 ist am Boden angeordnet. Die Basisstation 102 steht in drahtlosem Kontakt mit dem Fluggerät 100. Die Basisstation 102 überträgt drahtlos Energie zu dem Fluggerät 100. Die Basisstation 102 weist eine Solarzellenpanel 106 zur Er- zeugung elektrischer Energie auf.

Fig. 2 zeigt Kräfteverhältnisse an einem Fluggerät 200, wie Fluggerät 100 gemäß Fig. 1. Auf das Fluggerät 200 wirkt eine Gewichtskraft 202. Das Fluggerät 200 weist einen Auftriebskörper 204 auf. Der Auftriebskörper 204 erzeugt eine Auftriebskraft 206. Die Auftriebskraft 206 ist der Gewichtskraft 202 entgegen gerichtet. Das Fluggerät 200 ist von einer Windkraft 208 beaufschlagt. Das Fluggerät 200 bildet einen Strömungswiderstand 210 für die Windkraft 208. Das Fluggerät 200 weist einen Antrieb auf. Der Antrieb erzeugt eine Antriebskraft 212. Die Antriebskraft 212 ist der Windkraft 208 entgegen gerichtet.

Fig. 3 zeigt ein Fluggerät 300, wie Fluggerät 100 gemäß Fig. 1, in stromlinienförmiger Trofpenform in Schnittdarstellung. Das Fluggerät 300 weist eine Vorderseite und eine Rückseite auf. Die Vorderseite des Fluggeräts 300 ist halbrundprofilartig ausgeführt. Die Rückseite des Fluggeräts 300 ist spitz zusammenlaufend ausgeführt. Das Fluggerät 300 weist Auftriebskörper 302, 304, 306 auf. In dem Fluggerät 300 sind Strömungskanäle angeordnet. Ausgehend von der Vorderseite des Fluggeräts 300 verläuft ein Hauptströmungskanal 308 in Richtung nach hinten. Der Hauptströmungskanal 308 erstreckt sich entlang einer Längsachse des Fluggeräts 300. In dem Hauptströmungskanal 308 ist ein Antrieb 310 angeordnet. Der Antrieb 310 weist zwei gegenläufig drehende Propeller auf. Der Hauptströmungskanal 308 bildet ein Gehäuse für die Propeller. Hinter dem Antrieb 310 teilt sich der Hauptströmungskanal 308 in zwei Teilströmungskanäle 312, 314. In dem Teilströmungskanal 312 ist eine Steuerklappe 316 angeordnet. In dem Teilströmungskanal 314 ist eine Steuerklappe 318 angeordnet. Die Steuerklappen 316, 318 können jeweils unabhängig von- einander geöffnet oder geschlossen werden.

Die Vorderseite des Fluggeräts 300 ist von einem Wind 320 angeströmt. Der Wind strömt zunächst in den Hauptströmungskanal 308 ein. Mithilfe des Antriebs 310 wird eine Vortriebskraft erzeugt. Nachfolgend strömt der Wind in zwei Teilströmungen 322, 324 durch die Teilströmungskanäle 312, 314. Mithilfe der Steuerklappen 316, 318 ist das Fluggerät 300 steuerbar. Eine Auftriebskraft ist mithilfe der Auftriebskörper 302, 304, 306 erzeugt.

Aufgrund seiner Trofpenform richtet sich das Fluggerät 300 mit seiner Längsachse selbsttätig in dem Wind 320 entsprechend der Windrichtung aus. Eine Umströmung des Fluggeräts 300 ist mit 326 bezeichnet. Das Fluggerät 300 kann auch bei hohen Windgeschwindigkeiten eingesetzt werden und somit hohe Windgeschwindigkeiten messen. Das Fluggerät 300 weist einen sehr geringen Widerstandsbeiwert von ca. 0,04-0,06, insbesondere von ca. 0,05, auf. Im Inneren des Fluggeräts 300 sind Elektronikkomponenten und Sensoren untergebracht.

Fig. 4 zeigt ein Fluggerät 400, wie Fluggerät 100 gemäß Fig. 1, in Kugelform in Durchsicht. Fig. 5 zeigt das Fluggerät 400 in Draufsicht. Das Fluggerät 400 weist Auftriebskörper 402, 404 auf. In dem Fluggerät 400 ist ein Strömungskanal 406 angeordnet. Der Strömungskanal 406 erstreckt sich entlang einer Hochachse des Fluggeräts 400. Der Strömungskanal 406 weist einen trichterförmigen Einlass und einen trichterförmigen Auslass auf. In dem Strömungskanal 406 ist ein Antrieb 408 ange- ordnet. Der Antrieb 408 weist zwei gegenläufig drehende Propeller auf. Der Strömungskanal 406 bildet ein Gehäuse für die Propeller. Der Antrieb 408 dient im Wesentlichen zur Erzeugung einer Hubkraft. Das Fluggerät 400 weist Antriebe 410, 412, 414, 416 auf. Die Antriebe 410, 412, 414, 416 sind jeweils mithilfe von Auslegern an dem Fluggerät 400 angeordnet. Die Antriebe 410, 412, 414, 416 weisen je- weils einen Propeller auf. Die Antriebe 410, 412, 414, 416 sind jeweils als Mantelpropeller ausgeführt. Die Antriebe 410, 412, 414, 416 dienen im Wesentlichen dazu, das Fluggerät 400 zu steuern.

Das Fluggerät 400 weist in alle Richtungen einen geringen Luftwiderstand auf. In dem Fluggerät 400 lassen sich Komponenten gut unterbringen. Das Fluggerät 400 weist viel Raum für Auftriebskörper auf. Das Fluggerät 400 weist einen guten Wirkungsgrad auf. Das Fluggerät 400 weist einen multicopterartigen Aufbau auf. Der Antrieb 408 ermöglicht ein rasches Aufsteigen. Eine Flughöhe kann mit einer hohen Dynamik ausgeregelt werden.

Fig. 6 zeigt ein Fluggerät 600, wie Fluggerät 100 gemäß Fig. 1, in toroidaler Form in Schnittdarstellung. Fig. 7 zeigt das Fluggerät 600 in Draufsicht. Das Fluggerät 600 weist eine ovale Form mit einer Längsachse auf. Das Fluggerät 600 weist Auftriebs- körper 602, 604 auf. In dem Fluggerät 600 ist ein Strömungskanal 606 angeordnet.

Der Strömungskanal 606 erstreckt sich entlang einer Hochachse des Fluggeräts 600.

In dem Strömungskanal 606 ist ein Antrieb 608 angeordnet. Der Antrieb 608 weist einen Propeller auf. Der Strömungskanal 606 bildet ein Gehäuse für den Propeller. Der Antrieb 608 dient im Wesentlichen zur Erzeugung einer Hubkraft. Das Fluggerät 600 weist Antriebe 610, 612, 614, 616 auf. Die Antriebe 610, 612, 614, 616 sind jeweils mithilfe von Auslegern an dem Fluggerät 600 angeordnet. Die Antriebe 610, 612, 614, 616 weisen jeweils einen Propeller auf. Die Antriebe 610, 612, 614, 616 dienen im Wesentlichen dazu, das Fluggerät 600 zu steuern. Heckseitig weist das Fluggerät 600 einen Antrieb 618 auf. Der Antrieb 618 ist als Mantelpropeller ausgeführt. Der Antrieb 618 dient im Wesentlichen zur Erzeugung einer Vortriebskraft.

Das Fluggerät 600 weist aufgrund seiner ovalen Form einen verringerten Luftwiderstand in Längsrichtung auf. Der Antrieb 618 ermöglicht eine Positionsregelung wäh- ren einer Messung. Formbedingt richtet sich das Fluggerät 400 mit seiner Längsachse selbsttätig entsprechend einer Windrichtung in einer Vorzugsrichtung 620 aus. Das Fluggerät 600 weist einen multicopterartigen Aufbau auf. Der Antrieb 608 ermöglicht ein rasches Aufsteigen. Eine Flughöhe kann mit einer hohen Dynamik ausgeregelt werden.

Bezugszeichen

100 Fluggerät

102 Basisstation

104 Wind

106 Solarzellenpanel

200 Fluggerät

202 Gewichtskraft

204 Auftriebskörper 206 Auftriebskraft

208 Windkraft

210 Strömungswiderstand

212 Antriebskraft 300 Fluggerät

302 Auftriebskörper

304 Auftriebskörper

306 Auftriebskörper

308 Hauptströmungskanal 310 Antrieb

312 Teilströmungskanal

314 Teilströmungskanal

316 Steuerklappe

318 Steuerklappe

320 Wind

322 Teilströmung

324 Teilströmung

326 Umströmung 400 Fluggerät

402 Auftriebskörper Auftriebskörper Strömungskanal Antrieb

Antrieb

Antrieb

Antrieb

Antrieb Fluggerät Auftriebskörper Auftriebskörper Strömungskanal Antrieb

Antrieb

Antrieb

Antrieb

Antrieb

Antrieb

Vorzugsrichtung