WO2017023411A1 | 2017-02-09 |
EP2535887A2 | 2012-12-19 | |||
DE102015116117A1 | 2017-03-23 |
Ansprüche: 1. Unbemanntes Luftfahrzeug (1), aufweisend eine Antriebseinheit (2) zum Ermöglichen des Fluges des Luftfahrzeugs (1) im Luftraum und eine Datenverarbeitungseinheit (3), die zum Ansteuern einer Position oder einer zeitlichen Abfolge von Positionen des Luftfahrzeugs (1) im Luftraum im Wesentlichen in Echtzeit anhand von Positionsinformationen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug (1) zumindest ein Haltemittel (6) zum Halten zumindest eines Feuerwerkskörpers und ein Aktiviermittel (11) zum Aktivieren des zumindest einen Feuerwerkskörpers aufweist, wobei die Datenverarbeitungseinheit (3) zum Auswerten und gegebenenfalls Ermitteln zumindest eines Sicherheitsparameters und zum Steuern des Aktiviermittels (11) in Abhängigkeit des zumindest einen Sicherheitsparameters ausgebildet ist. 2. Luftfahrzeug (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sicherheitsparameter zusätzlich ein Zeitkriterium aufweist, wobei der Sicherheitsparameter und/ oder das Zeitkriterium als Wertebereich mit zumindest einem Grenzwert ausgebildet ist/ sind. 3. Luftfahrzeug (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sicherheitsparameter Positionsinformationen oder Zeitinformationen aufweist. 4. Luftfahrzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug (1) eine Kommunikationseinheit (5) aufweist, wobei die Datenverarbeitungseinheit (3) mittels der Kommunikationseinheit (5) zum Empfangen und Auswerten der Positionsinformationen und des zumindest einen Sicherheitsparameters im Wesentlichen in Echtzeit ausgebildet ist. 5. Luftfahrzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Haltemittel (6) mittels einem Ausrichtemittel (8) zumindest einachsig, vorzugsweise zweiachsig, drehbar an dem Luftfahrzeug (1) befestigt ausgebildet ist, wobei die Datenverarbeitungseinheit (3) zum Steuern der Ausrichtung des Haltemittels (6) mittels des Ausrichtemittels (8) anhand von Ausrichteinformationen ausgebildet ist. 6. Luftfahrzeug (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungseinheit (3) zum Steuern des Aktiviermittels (11) in Abhängigkeit von zumindest zwei Sicherheitsparametern ausgebildet ist, wobei ein Sicherheitsparameter Ausrichteinformationen aufweist. 7. Luftfahrzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug (1) als Drohne, insbesondere als Multicopter, ausgebildet ist. 8. System (10) zum Erzeugen einer Abbildung im Luftraum in Abhängigkeit von zumindest einem Sicherheitsparameter bestehend aus zumindest einem unbemannten Luftfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein unbemanntes Luftfahrzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7 vorgesehen ist und dass während einer Abbildungsphase die Abbildung im Luftraum aus Positionsinformationen und zumindest einem, von dem zumindest einen Luftfahrzeug (1) aktivierten Feuerwerkskörper in Abhängigkeit des zumindest einen Sicherheitsparameters erzeugt wird. 9. System (10) gemäß Anspruch 8, aufweisend zumindest zwei unbemannte Luftfahrzeuge (1), wobei jedes Luftfahrzeug (1) zusätzlich zumindest eine Sensoreinheit (14) zum Übermitteln von Abstandsinformationen an die Datenverarbeitungseinheit (3) im Wesentlichen in Echtzeit aufweist, wobei jede Datenverarbeitungseinheit (3) anhand der Positionsinformationen und/ oder der Abstandsinformationen zum Steuern der Luftfahrzeuge (1) in einem Schwarmverbund ausgebildet ist. 10. System (10) gemäß Anspruch 9, wobei das System (10) zumindest zwei unbemannte Luftfahrzeuge (1) gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherheitsparameter Abstandsinformationen aufweist. 11. System (10) gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Luftfahrzeug (1) anstatt des Haltemittels (6) ein Abbildungsmittel, insbesondere ein LASER- Mittel, ein LED-Mittel oder ein Display-Mittel, aufweist, wobei das Aktiviermittel (11) zum Aktivieren des Abbildungsmittels und die Datenverarbeitungseinheit (3) zum Steuern des Aktiviermittels (11) und des Abbildungsmittels ausgebildet sind. 12. System (10) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) zusätzlich eine Bodensteuereinheit (15), die zum Speichern, Verarbeiten, Übermitteln und/ oder Empfangen von Positionsinformationen der Abbildung und/ oder der Sicherheitsparameter ausgebildet ist, aufweist, wobei die Bodensteuereinheit (15) mittels einer Bodenkommunikationseinheit (16) zur Kommunikation mit den Kommunikationseinheiten (5) der Luftfahrzeuge (1) im Wesentlichen in Echtzeit ausgebildet ist. 13. Verfahren zum Erzeugen einer Abbildung mit zumindest einem unbemannten Luftfahrzeug (1) im Luftraum während einer Abbildungsphase, dadurch gekennzeichnet, die Abbildung mittels eines Systems (10) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 durch die folgenden Verfahrensschritte erzeugt wird: A) Übermitteln von Positionsinformationen an die Datenverarbeitungseinheit (3) des Luftfahrzeugs (1); B) Ansteuern des Luftfahrzeugs (1) innerhalb des Luftraums mittels der Datenverarbeitungseinheit (3) im Wesentlichen in Echtzeit anhand der Positionsinformationen, wobei vor dem, während des oder nach dem Verfahrensschritt(s) B) zumindest ein Feuerwerkskörper in Abhängigkeit von zumindest einem Sicherheitsparameter aktiviert wird. 14. Verfahren gemäß Anspruch 13, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Verfahrensschritte: C) Übermitteln von Abbildungsinformationen an die Datenverarbeitungseinheit (3) eines weiteren der Luftfahrzeuge (1); D) Ansteuern des zumindest einen weiteren Luftfahrzeugs (1) innerhalb des Luftraums mittels der Datenverarbeitungseinheit (3) im Wesentlichen in Echtzeit anhand der Positionsinformationen, wobei vor dem, während des oder nach dem Verfahrensschritt(s) D) zumindest ein Abbildungsmittel aktiviert wird. |
Die Erfindung betrifft ein unbemanntes Luftfahrzeug, aufweisend eine Antriebseinheit zum Ermöglichen des Fluges des Luftfahrzeugs im Luftraum und eine Datenverarbeitungseinheit, die zum Ansteuern einer Position oder einer zeitlichen Abfolge von Positionen des
Luftfahrzeugs im Luftraum im Wesentlichen in Echtzeit anhand von Positionsinformationen ausgebildet ist.
Bei der Darstellung von Kunst oder Information in der Unterhaltungsindustrie, bei öffentlichen und privaten Veranstaltungen oder im Allgemeinen ist es oft wünschenswert, eine Abbildung im Luftraum bereitzustellen. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz von Feuerwerkskörpern erfolgen. Solche Feuerwerkskörper werden vom Boden aus manuell oder durch einen Computer gesteuert in einer bestimmten Reihenfolge abgeschossen.
Die Entwicklung der letzten Jahre auf dem technischen Gebiet der unbemannten
Luftfahrzeuge, im englischen Sprachgebrauch üblicherweise als "Unmanned Aerial Vehicle (UAV)" bezeichnet, insbesondere im Bereich der "Drohnen" beziehungsweise
"Multicopter", haben dazu geführt, dass solche Luftfahrzeuge für die Bereitstellung
Abbildungen im Luftraum zum Einsatz kommen. So wurden beispielsweise eine große Anzahl von UVAs mit Leuchtdioden oder anderen Leuchtmitteln bestückt, um die UVAs mit diesen Leuchtmitteln im Schwärm fliegen zu lassen, wobei durch Einschalten und
Ausschalten der einzelnen Leuchtmittel der UVAs bestimmte Abbildungen im Luftraum erzeugt wurden.
Es wäre wünschenswert, wenn man ein UAV mit einem Feuerwerkskörper bestücken könnte, um unter Anwendung dieses Feuerwerkskörpers eine Abbildung im Luftraum bereitzustellen. Dies ist allerdings derzeit mit UVAs gemäß dem Stand der Technik aufgrund eines gewissen Gefahrenpotentials nicht möglich, da die Flugrichtung und die Explosion des Feuerwerkskörpers nur bedingt steuerbar sind. So könnte beispielweise eine Windböe das UVA in eine ungewünschte Richtung verdrehen und der Feuerwerkskörper könnte in das Publikum abgeschossen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unbemanntes Luftfahrzeug bereitzustellen, das die Sicherheit einer Abbildung im Luftraum, die unter anderem durch den Einsatz von Feuerwerkskörpern erfolgt, verbessert und das Gefahrenpotential für Zuseher, etwaige Passanten, andere unbemannte Luftfahrzeuge, usw. minimiert. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabenstellung dadurch gelöst, dass das Luftfahrzeug zumindest ein Haltemittel zum Halten zumindest eines Feuerwerkskörpers und ein
Aktiviermittel zum Aktivieren des zumindest einen Feuerwerkskörpers aufweist, wobei die Datenverarbeitungseinheit zum Auswerten und gegebenenfalls Ermitteln zumindest eines Sicherheitsparameters und zum Steuern des Aktiviermittels in Abhängigkeit des zumindest einen Sicherheitsparameters ausgebildet ist.
Durch das Aktivieren der Feuerwerkskörper in Abhängigkeit zumindest eines
Sicherheitsparameters wird beispielweise verhindert, dass die Feuerwerkskörper in der Nähe von Menschen oder anderen UAVs aktiviert werden. In diesem Fall weist der zumindest eine Sicherheitsparameter zweckmäßig Positionsinformationen und/ oder Zeitinformationen auf.
Bei dem Beispiel von Positionsinformationen kann dies bedingen, dass ein
Feuerwerkskörper nur aktiviert wird, wenn sich das UAV in einem festgelegten Bereich von beispielweise Raum- oder Orts-Koordinaten befindet. Im Umkehrschluss kann dies bedingen, dass ein Feuerwerkskörper in einem festgelegten Bereich von beispielweise Raum- oder Orts -Koordinaten nicht aktiviert wird. Derartige Kriterien können kombiniert werden. Folglich wird durch die Erfindung insbesondere vorteilhaft verhindert, dass ein Feuerwerkskörper einen Menschen, ein andersartiges Lebewesen oder einen Gegenstand trifft oder in dessen Nähe explodiert. Bei dem Beispiel von Zeitinformationen kann dies bedingen, dass ein Feuerwerkskörper nur aktiviert wird, wenn ein definierter Zeitpunkt eintritt. Im Umkehrschluss kann dies bedingen, dass ein Feuerwerkskörper vor Eintritt eines Zeitpunkts nicht aktiviert wird.
Weist der zumindest eine Sicherheitsparameter zusätzlich ein Zeitkriterium auf, wobei der Sicherheitsparameter und/ oder das Zeitkriterium als Wertebereich mit zumindest einem Grenzwert ausgebildet ist/ sind, kann so die Sicherheit weiter erhöht werden. Beispielsweise kann das Zeitkriterium als eine Mindestdauer definiert sein, während dessen ein
Feuerwerkskörper nicht aktiviert wird, um so kurzfristige Änderungen oder Einflüsse auszuschließen.
Weist das Luftfahrzeug zusätzlich eine Kommunikationseinheit auf und ist die
Datenverarbeitungseinheit zum Empfangen und Auswerten der Positionsinformationen und des zumindest einen Sicherheitsparameters im Wesentlichen in Echtzeit ausgebildet, dann kann das Luftfahrzeug vorteilhaft von einem externen Steuergerät, beispielsweise einer Bodensteuereinheit, im Wesentlichen in Echtzeit im Luftraum gesteuert werden, wodurch auch die Abbildung, also die Feuerwerkskörper, im Luftraum im Wesentlichen in Echtzeit gesteuert und aktiviert werden können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Luftfahrzeugs ist das zumindest eine Haltemittel mittels einem Ausrichtemittel zumindest einachsig, vorzugsweise zweiachsig, drehbar an dem Luftfahrzeug befestigt ausgebildet ist, wobei die
Datenverarbeitungseinheit zum Steuern der Ausrichtung des Haltemittels mittels des Ausrichtemittels anhand von Ausrichteinformationen ausgebildet ist. So kann die Richtung des Haltemittels und folglich die Abschussrichtung des/der Feuerwerkskörper/s vorteilhaft verändert werden, während das Luftfahrzeug beispielsweise an einer Position im Luftraum gehalten oder von einer Position im Luftraum zu einer nächstfolgenden Position im
Luftraum bewegt wird. Ebenso wäre es möglich den Flug des Luftfahrzeugs so zu steuern, dass das Luftfahrzeug solange um die eigene Achse gedreht wird, bis der Feuerwerkskörper in eine Richtung im Luftraum zeigt, in die der Feuerwerkskörper gefahrlos abgeschossen werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Datenverarbeitungseinheit zum Steuern des Aktiviermittels in Abhängigkeit von zumindest zwei Sicherheitsparametern ausgebildet, wobei ein Sicherheitsparameter Ausrichteinformationen aufweist. Dies kann folglich bedingen, dass ein Feuerwerkskörper nur aktiviert wird, wenn das UAV
beziehungsweise das Haltemittel eine festgelegte Orientierung von beispielweise
Raumwinkeln aufweist. Im Umkehrschluss kann dies bedingen, dass ein Feuerwerkskörper in einem festgelegten Bereich von beispielweise Raumwinkeln nicht aktiviert wird. Folglich wird die Sicherheit weiter erhöht und es wird durch die Erfindung unter anderem vorteilhaft verhindert, dass ein Feuerwerkskörper in Richtung eines Menschen, eines andersartigen Lebewesens, eines Gegenstands oder eines Wohngebiets abgeschossen wird.
Alle möglichen Anwendungen von einem Sicherheitsparameter oder mehrerer, seriell oder parallel kombinierten Sicherheitsparametern sind denkbar und können sinnvoll sein. So kann beispielsweise ein erster Sicherheitsparameter Positionsinformationen aufweisen, was beispielsweise bedeutet, dass ein Feuerwerkskörper nur in einem festgelegten Bereich aktiviert wird. Ein zweiter Sicherheitsparameter, der Zeitinformationen aufweist, kann, sofern das Kriterium des ersten Sicherheitsparameters erfüllt ist, in weiterer Folge zu laufen beginnen, das heißt in Serie zu dem ersten Sicherheitsparameter. In diesem Fall würde beispielsweise ein Feuerwerkskörper gezündet werden nachdem das UAV eine
Sicherheitsgrenze überflogen hat und eine darauffolgende Sicherheitszeitspanne abgelaufen ist. Ein zweiter Sicherheitsparameter kann aber auch parallel zu einem ersten Sicherheitsparameter bestehen, das heißt, beide Kriterien müssen gleichzeitig erfüllt sein. Dies würde beispielsweise bedeuten, dass ein Feuerwerkskörper nur gezündet wird, wenn sich das UAV für eine gewisse Zeitdauer in einem festgelegten Bereich aufhält.
Alle Sicherheitsparameter, beispielsweise die Positionsinformationen, die Zeitinformationen und/oder die Ausrichteinformationen, können beliebig kombiniert werden. Jeder
Sicherheitsparameter kann weitere nützliche Kriterien aufweisen, wie beispielsweise ein „Nachtruhe-Kriterium", was bedingen würde, dass ein Feuerwerkskörper nur bis zur gesetzlich erlaubten Nachtruhe aktiviert wird, oder beispielsweise ein„Schutzgebiet- Kriterium", was bedingen würde, dass ein Feuerwerkskörper nicht in einem, über einem oder in Richtung eines Naturschutzgebiet/s oder Wohngebiet/s aktiviert wird.
Vorteilhaft ist das Luftfahrzeug als Drohne, beispielsweise als Multicopter, ausgebildet. Hierdurch kann das Luftfahrzeug günstig angeschafft und angepasst werden, und die Flugstabilität sowie die Steuerbarkeit per Positionsinformationen, die beispielsweise dreidimensionale GPS -Koordinaten sein können, ist präzise, und das Luftfahrzeug kann im Wesentlichen unendlich lange an einer Position im Luftraum gehalten werden.
Vorteilhaft bildet zumindest ein erfindungsgemäßes unbemanntes Luftfahrzeug,
beziehungsweise besonders vorteilhaft bilden mehrere erfindungsgemäße unbemannte Luftfahrzeuge ein System zum Erzeugen der Abbildung im Luftraum in Abhängigkeit von zumindest einem Sicherheitsparameter, wobei während einer Abbildungsphase die
Abbildung im Luftraum aus Positionsinformationen und zumindest einem, von dem zumindest einen Luftfahrzeug aktivierten Feuerwerkskörper in Abhängigkeit des zumindest einen Sicherheitsparameters erzeugt wird. Vorteilhaft weist hierbei jedes Luftfahrzeug zusätzlich zumindest eine Sensoreinheit zum Übermitteln von Abstandsinformationen an die Datenverarbeitungseinheit im Wesentlichen in Echtzeit auf, wobei jede
Datenverarbeitungseinheit anhand der Positionsinformationen und/ oder der
Abstandsinformationen zum Steuern der Luftfahrzeuge in einem Schwarmverbund ausgebildet ist. Infolgedessen sind die Luftfahrzeuge in der Lage, die Abbildung im
Luftraum ohne weitere externe Kontrolle oder Intervention vollständig autonom
darzustellen, während die Menge an Informationen, die zwischen den Luftfahrzeugen kommuniziert werden muss, in vorteilhafter Weise reduziert wird. Ein Sicherheitsparameter kann dabei die Abstandsinformationen aufweisen, wodurch verhindert wird, dass beim Aktivieren eines Feuerwerkskörpers ein anderes Luftfahrzeug beschädigt und so zusätzlich die Sicherheit des Systems erhöht wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist zumindest ein Luftfahrzeug anstatt des
Haltemittels ein Abbildungsmittel, insbesondere ein LASER-Mittel, ein LED-Mittel oder ein Display-Mittel, auf, wobei das Aktiviermittel zum Aktivieren des Abbildungsmittels und die Datenverarbeitungseinheit zum Steuern des Aktiviermittels ausgebildet sind. Hierbei können verschiedene Effekte, beispielweise Feuerwerk und LASER, kombiniert und so die Vielfalt der Abbildung im Luftraum erhöht werden.
Ein erfindungsgemäßes System zum Erzeugen einer Abbildung im Luftraum kann zusätzlich eine Bodensteuereinheit aufweisen, die zum die zum Speichern, Verarbeiten, Übermitteln und/ oder Empfangen von Positionsinformationen der Abbildung und/ oder der
Sicherheitsparameter ausgebildet ist, wobei die Bodensteuereinheit mittels einer
Bodenkommunikationseinheit zur Kommunikation mit den Kommunikationseinheiten der Luftfahrzeuge im Wesentlichen in Echtzeit ausgebildet ist. Hierdurch können besonders komplexe und besonders große Abbildungen mittels einer großen Anzahl von
Luftfahrzeugen, beispielsweise 100 und mehr, im Luftraum geschaffen werden, ohne dass die Luftfahrzeuge miteinander kollidieren, wobei Teile der Luftfahrzeuge oder alle
Luftfahrzeuge extern von der Bodensteuereinheit gesteuert werden.
Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Luftfahrzeug, das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren in nicht einschränkender Weise anhand von, in den Zeichnungen dargestellten beispielhaften Ausgestaltungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt in einer perspektivischen schematischen Ansicht ein unbemanntes Luftfahrzeug gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung.
Figur 2 zeigt in einer Ansicht von oben eine Mehrzahl unbemannter Luftfahrzeuge gemäß Figur 1.
Figur 3 zeigt in einer perspektivischen schematischen Ansicht ein System zum Erzeugen einer Abbildung im Luftraum.
Figur 1 zeigt ein unbemanntes Luftfahrzeug 1 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Das Luftfahrzeug 1 ist als Drohne, genauer bezeichnet als sogenannter
"Oktocopter" ausgeführt. Dabei besteht eine Antriebseinheit 2 des Luftfahrzeugs 1 aus acht Rotoreinheiten, die beispielsweise mittels acht Elektromotoren angetrieben werden. Die Antriebseinheit 2 ermöglicht den Flug des Luftfahrzeugs 1 im Luftraum. Ein„Okotocopter" ist eine Variante eines„Multicopters" mit acht Rotoreinheiten. Das Luftfahrzeug 1 kann alternativ als eine andere Variante eines Multicopters ausgebildet sein, beispielsweise als„Quadcopter" mit vier Rotoreinheiten, usw., wobei grundsätzlich jede Anzahl von Rotoreinheiten möglich ist. Das unbemannte Luftfahrzeug 1 kann aber auch ein beliebiges, als ein, in seiner Position im Luftraum, stabilisierbares Luftfahrzeug, ausgebildet sein (etwa Zeppelin, Ballon, etc.).
Der Begriff "Luftraum" bezieht sich dabei auf jeden möglichen Raum oberhalb eines künstlichen oder natürlichen Bodens innerhalb oder außerhalb eines künstlichen oder natürlichen Raumes beziehungsweise Gebäudes.
Das Luftfahrzeug 1 weist weiters eine Datenverarbeitungseinheit 3 auf, die zum Ansteuern einer Position oder einer zeitlichen Abfolge von Positionen des Luftfahrzeugs 1 im Luftraum im Wesentlichen in Echtzeit anhand von Positionsinformationen ausgebildet ist. Die Positionsinformationen sind beispielsweise„Global Positioning System (GPS)"-basierte, dreidimensionale Koordinaten im Luftraum, also beispielsweise Daten im GPS Exchange Format (GPX). Die Daten im GPX-Format können Geodäten, also die geografischen Koordinaten Breite, Länge und Höhe, beinhalten. Alternativ können die Daten auch auf dem Galileo-, GLON ASS-, Beidou/Compass- oder jedem weiteren Satellitennavigations- und/ oder Zeitgebungssystem oder auf einem lokalen oder gebäudebasierten Navigationssystem zur Positionsbestimmung des Luftfahrzeuges innerhalb und außerhalb von Gebäuden basieren (etwa Positionsbestimmung durch Übermittlung von Sendesignalen, Optische Positionsbestimmungssysteme etc.).
Der Ausdruck„einer zeitlichen Abfolge von Positionen" entspricht im Wesentlichen einer vorgegebene Route oder einem vorgegebenen "Track", die oder der ebenfalls Daten im GPX-Format sein können. Das Ausmaß der zeitlichen Abfolge bestimmt die
Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeugs 1. Vorteilhaft ist insbesondere die„zeitliche Abfolge von Positionen" auch zur Laufzeit des Systems zum Beispiel durch die Interaktion eines Benutzers abzuändern, oder neue Positionen eines oder mehrerer Luftfahrzeuge 1 aus der Interaktion des Benutzers abzuleiten. Dabei ist es unwesentlich in welcher Art die
Interaktion des Benutzers dem System übermittelt wird. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Kommunikationseinheit zur Übermittlung der veränderten Positionen, oder veränderten, zeitlichen Abfolgen von Positionen an die Luftfahrzeuge 1.
Mit der Datenverarbeitungseinheit 3 ist es somit möglich, das Luftfahrzeug 1 mit einer bestimmten Fluggeschwindigkeit an eine bestimmte Position im Luftraum oder entlang einer bestimmten Route im Luftraum zu steuern. Hierzu werden die Rotoren der Antriebseinheit 2 von der Datenverarbeitungseinheit 3 entsprechend gesteuert. Zusätzlich weist das
Luftfahrzeug 1 beispielsweise einen GPS-Empfänger auf, um so jederzeit die aktuelle Position des Luftfahrzeugs 1 mit der vorgegebene Position oder Route anhand der
Positionsinformationen abzugleichen.
Das„Ansteuern einer zeitliche Abfolge von Positionen des Luftfahrzeugs 1 im Luftraum" bezeichnet somit unter anderem das Steuern einer Bewegung beziehungsweise Flugbahn des Luftfahrzeugs 1 im Luftraum, also im Wesentlichen das Steuern des Flugs des Luftfahrzeugs 1 im Luftraum.
Die Positionsinformationen können in einer Speichereinheit 4 gespeichert sein. Die
Datenverarbeitungseinheit 3 empfängt die Positionsinformationen von der Speichereinheit 4 und steuert das Luftfahrzeug 1 entsprechend dieser Positionsinformationen. Zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit 3 die aktuellen Positionsinformationen auf die Speichereinheit 4 übermitteln, wo sie gespeichert werden, beispielsweise zur Kontrolle oder als Backup.
Zusätzlich weist das Luftfahrzeug 1 gemäß der ersten Ausgestaltung eine
Kommunikationseinheit 5 auf. Die Datenverarbeitungseinheit 3 kann so die
Positionsinformationen auch von einem externen Steuergerät, beispielsweise von einem Laptop, einem Smartphone oder einer Bodensteuereinheit, empfangen oder die aktuellen Positionsinformationen an dieses externe Steuergerät schicken. Dabei werden die
Positionsinformationen im Wesentlichen in Echtzeit empfangen oder übermittelt, wodurch eine reibungsfreie Kommunikation gewährleistet wird, und wodurch die vom Luftfahrzeug 1 anzusteuernde Position im Luftraum gegebenenfalls jederzeit aktualisiert werden kann. Die Kommunikationseinheit 5 des Luftfahrzeugs 1 kann auch dazu ausgebildet sein, mit der Kommunikationseinheit 5 eines weiteren Luftfahrzeugs 1 zu kommunizieren. Hierauf wird später näher eingegangen.
Das Luftfahrzeug 1 gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung weist weiters ein
Haltemittel 6 zum Halten zumindest eines Feuerwerkskörpers und ein Aktiviermittel 11 zum Aktivieren des zumindest einen Feuerwerkskörpers auf. Die Datenverarbeitungseinheit 3 ist zum Steuern des Aktiviermittels 11 ausgebildet. Wird das Aktiviermittel 11 durch die Datenverarbeitungseinheit 3 angesteuert, so aktiviert es den Feuerwerkskörper,
beispielsweise durch einen Zündvorgang, und der Feuerwerkskörper wird, falls es sich beispielsweise um eine Feuerwerksrakete oder eine abzuschießende Feuerwerkskugel handelt, in eine Abschussrichtung 7 des Haltemittels 6 abgeschossen. Das Funktionsprinzip kann dabei im Wesentlichen dem einer Feuerwaffe, einer Luftdruckwaffe, oder einer Federdruckwaffe entsprechen, wobei das Haltemittel 6 einen Lauf der jeweiligen Waffe und das Aktiviermittel 11 beispielsweise einen Bolzen, ein Luftdruckmittel, eine Feder, einen Zündmechanismus, etc. darstellen würde. Alternativ kann/können das Haltemittel 6 und/oder das Aktiviermittel 11 auch von einem externen Steuergerät, beispielsweise von einem Laptop, einem Smartphone oder einer Bodensteuereinheit, gesteuert werden.
Das Haltemittel 6 ist an einem Ausrichtemittel 8 befestigt, welches mindestens einachsig, etwa um eine Symmetrieachse 9 des Luftfahrzeugs 1, beziehungsweise des Ausrichtemittels 8, drehbar ist. Die Datenverarbeitungseinheit 3 ist zum Steuern der Ausrichtung des
Haltemittels 6 mittels des Ausrichtemittels 8 anhand von Ausrichteinformationen
ausgebildet. Das Haltemittel 6 kann durch die Datenverarbeitungseinheit 3 oder von einem externen Steuergerät über die Kommunikationseinheit 5 gesteuert werden.
Vorteilhaft ist das Ausrichtemittel 8 zweiachsig drehbar, nämlich um die Symmetrieachse 9 des Luftfahrzeugs 1 und um eine Schwenkachse des Ausrichtemittels 8. Die Schwenkachse ist vorteilhaft im Wesentlichen rechtwinklig zur Symmetrieachse 9 angeordnet. Während sich das Luftfahrzeug 1 in einer stabilen, im Wesentlichen statischen Position im Luftraum befindet, ist die Symmetrieachse 9 im Wesentlichen lotrecht und die Schwenkachse folglich horizontal ausgerichtet. Beispielsweise kann hierdurch die Ausrichtung des Haltemittels 6 eine abweichende Ausrichtung des Luftfahrzeugs 1 kompensieren oder verstärken.
Alternativ kann die Ausrichtung des Haltemittels 6 auch ausschließlich über die Ausrichtung des Luftfahrzeugs 1 im Luftraum erfolgen.
Die Ausrichteinformationen können beispielsweise eine Winkel- und Zeitinformation beinhalten, also beispielsweise in welchem Winkel um die Symmetrieachse 9 das
Ausrichtemittel 8 zu welchem Zeitpunkt wie ausgerichtet sein soll. Dabei können die Ausrichteinformationen mit den Positionsinformationen zeitlich oder räumlich
synchronisiert sein, wodurch die Ausrichtung des Haltemittels 6 an die jeweilige aktuelle Position des Luftfahrzeugs 1 angepasst werden kann.
Das erfindungsgemäße Luftfahrzeug 1 kann somit eine Abbildung im Luftraum mittels zumindest einem Feuerwerkskörper erzeugen, wobei die Abbildung anhand der zeitlichen Veränderung der Position des Luftfahrzeugs 1 im Luftraum anhand der
Positionsinformationen und/oder anhand der zeitlichen Veränderung der Ausrichtung des Ausrichtemittels 8 anhand der Ausrichteinformationen räumlich und zeitlich variiert werden kann. Das Haltemittel kann eine Mehrzahl an Haltemitteln 6 aufweisen, beispielsweise 2 bis 10 oder mehr als 10. Diese Mehrzahl an Haltemitteln 6 können gemeinsam oder unabhängig voneinander mittels des Ausrichtemittels 8 oder mittels einer Mehrzahl an Ausrichtemitteln 8 ausgerichtet werden und von der Datenverarbeitungseinheit 3 gesteuert werden. So kann beispielsweise eine ganze Feuerwerksbatterie, also eine Mehrzahl an Feuerwerkskörpern, die zeitlich abhängig von einander aktiviert werden, von einem Luftfahrzeug 1 abgeschossen werden.
Die Datenverarbeitungseinheit 3 ist zum Steuern des Aktiviermittels 11 und/ oder des Ausrichtemittels 8 in Abhängigkeit zumindest eines Sicherheitsparameters ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Datenverarbeitungseinheit 3 das Aktiviermittel 11 nur dann freigibt, also positiv ansteuert, wenn ein Kriterium des zumindest einen Sicherheitsparameters erfüllt ist. Weiters kann die Datenverarbeitungseinheit 3 die Freigabe des Aktiviermittels 11 zurücknehmen, also negativ ansteuern, falls der Sicherheitsparameter zusätzlich ein
Zeitkriterium aufweist, und das Kriterium des Sicherheitsparameters vor Ablauf des Zeitkriterium plötzlich nicht mehr erfüllt ist. Weiters kann die Datenverarbeitungseinheit 3 das Ausrichtemittel 8 in Bezug auf das Kriterium eines weiteren Sicherheitsparameters ausrichten, beispielweise einen Sicherheitskorridor, definiert durch Raumkoordinaten, in dessen Richtung die Abschussrichtung 7 des Haltemittels 6 auszurichten ist. Dieser
Sicherheitsparameter kann zusätzlich ein Zeitkriterium, beispielsweise wie bereits zuvor näher beschrieben, aufweisen.
Figur 2 zeigt beispielhaft in einer Ansicht von oben eine Mehrzahl unbemannter
Luftfahrzeuge 1 gemäß der in Figur 1 dargstellten ersten Ausgestaltung. Es sind zwei Sicherheitsparameter 12 und 13 definiert, wobei jede Datenverarbeitungseinheit 3 zum Steuern des entsprechenden Aktiviermittels 11 und/ oder des entsprechenden
Ausrichtemittels 8 in Abhängigkeit dieser Sicherheitsparameter 12 und 13 ausgebildet ist.
Der erste beispielhafte Sicherheitsparameter 12 ist durch Raumkoordinaten, beispielsweise GPS -Koordinaten in Breiten- und Längengraden, definiert und erstreckt sich virtuell im Wesentlichen senkrecht nach oben, wobei eine Maximalflughöhe der Luftfahrzeuge 1 einen dreidimensionalen Raum nach oben begrenzt. Es handelt sich also bei dem
Sicherheitsparameter 12 um einen virtuellen Raum in Form eines Würfels oder Quaders. Jede Datenverarbeitungseinheit 3 aktiviert das entsprechende Aktiviermittel 11 nur dann, beziehungsweise gibt es nur dann frei, wenn das Kriterium des Sicherheitsparameters 12 erfüllt ist, wobei dieses Kriterium darin besteht, dass sich das entsprechende Luftfahrzeug 1 innerhalb des virtuellen Raums befindet. Im Umkehrschluss aktiviert die
Datenverarbeitungseinheit 3 das Aktiviermittel 11 nicht, beziehungsweise gibt es nicht frei, wenn das Kriterium des Sicherheitsparameters 12 nicht erfüllt ist, also wenn sich das entsprechende Luftfahrzeug 1 nicht innerhalb des virtuellen Raums befindet.
Der zweite beispielhaften Sicherheitsparameter 13 ist durch Raumkoordinaten,
beispielsweise GPS-Koordinaten in Breiten- und Längengraden, und durch
Richtungskoordinaten, beispielsweise ebenfalls anhand von GPS-Koordinaten, definiert und erstreckt sich entlang eines virtuellen dreidimensionalen Kegelstumpfs. Jede
Datenverarbeitungseinheit 3 aktiviert das entsprechende Aktiviermittel 11 nur dann, beziehungsweise gibt es nur dann frei, wenn das Kriterium des Sicherheitsparameters 13 erfüllt ist, wobei diese Kriterium darin besteht, dass das Ausrichtemittel 8 des
entsprechenden Luftfahrzeugs 1 derart ausgerichtet ist, dass die Abschussrichtung 7 und die resultierende Flugbahn des Feuerwerkskörpers sich innerhalb des virtuellen
dreidimensionalen Kegelstumpfs befinden. Im Umkehrschluss aktiviert die
Datenverarbeitungseinheit 3 das entsprechende Aktiviermittel 11 nicht, beziehungsweise gibt es nicht frei, wenn das Kriterium des Sicherheitsparameters 13 nicht erfüllt ist, also wenn sich die Abschussrichtung 7 und/ oder die resultierende Flugbahn des
Feuerwerkskörpers nicht innerhalb des virtuellen dreidimensionalen Kegelstumpfs befinden.
Die beiden Sicherheitsparameter 12 und 13 sind parallel und voneinander abhängig, was bedeutet, dass sie beide gleichzeitig erfüllt sein müssen, damit eine
Datenverarbeitungseinheit 3 das entsprechende Aktiviermittel 11 aktiviert. Alternativ könnte man die Sicherheitsparameter 12 und 13 aller Luftfahrzeuge 1 voneinander abhängig definieren, was bedeuten würde, dass beide Sicherheitsparameter 12 und 13 für alle
Luftfahrzeuge 1 gleichzeitig erfüllt sein müssten, damit eine Datenverarbeitungseinheit 3 das entsprechende Aktiviermittel 11 aktiviert.
Alternativ können, wie bereits zuvor beschrieben, die Sicherheitsparameter 12 und 13 zusätzlich ein Zeitkriterium aufweisen oder es können weitere Sicherheitsparameter, beispielsweise bestehend aus Zeitinformationen, definiert sein. Die unterschiedlichen Sicherheitsparameter können voneinander abhängig oder unabhängig und/ oder seriell oder parallel definiert sein.
Werden mehrere erfindungsgemäße unbemannte Luftfahrzeuge 1 in einem System zusammengeführt, beispielsweise in Form eines Schwarmverbunds, können diese in Formation gesteuert werden, um so während einer Abbildungsphase Abbildungen im Luftraum in Abhängigkeit des/der Sicherheitsparameter/s 12 und/ oder 13 zu erstellen.
Figur 3 zeigt ein derartiges erfindungsgemäßes System 10 aus drei unbemannten
Luftfahrzeugen 1 gemäß der in Figur 1 dargstellten ersten Ausgestaltung. Die
Positionsinformationen und die Ausrichteinformationen sind als, auf die Abbildung Bezug nehmende Abbildungsinformationen ausgebildet.
Das System 10 weist eine Bodensteuereinheit 15 auf, die zum Speichern, Verarbeiten, Übermitteln und/ oder Empfangen der Positionsinformationen und/ oder
Abbildungsinformationen ausgebildet ist. Diese Informationen werden von der
Bodensteuereinheit 15, beispielsweise von einer Bodenkommunikationseinheit 16, über die Kommunikationseinheiten 5 der Luftfahrzeuge 1 im Wesentlichen in Echtzeit an die entsprechenden Datenverarbeitungseinheiten 3 übermittelt. Hierdurch können besonders komplexe und besonders große Abbildungen mittels einer großen Anzahl von
Luftfahrzeugen 1, beispielsweise 100 und mehr, im Luftraum geschaffen werden, ohne dass die Luftfahrzeuge 1 miteinander kollidieren, wobei ein Teil der Luftfahrzeuge 1 oder alle Luftfahrzeuge 1 von der Bodensteuereinheit 15 gesteuert werden. Alternativ können diese Luftfahrzeuge 1 aber auch, durch vorhergehende Speicherung der Positionen und ihrer zeitlichen Abläufe, selbsttätig, ohne Steuerung durch eine Bodeneinheit, agieren.
Die Luftfahrzeuge 1 des Systems 10 weisen zusätzlich eine dreidimensionale Sensoreinheit 14 auf, die kontinuierlich im Wesentlichen in Echtzeit den Abstand zu benachbarten Luftfahrzeugen 1 detektiert und diese Abstandsinformationen an die entsprechende
Datenverarbeitungseinheit 3 und/ oder die Bodensteuereinheit 15 übermittelt. Die
Datenverarbeitungseinheit 3 und/ oder die Bodensteuereinheit 15 kann/ können dann im Wesentlichen in Echtzeit die Positionsinformation über die Rückmeldung von der
Sensoreinheit 14 aktualisieren. Die Luftfahrzeuge 1 können hierdurch beispielsweise in einem Schwarmverbund bewegt werden. Hierbei kann es ausreichen, nur ein bis fünf Luftfahrzeuge 1 zu steuern, um eine große Menge, beispielweise 100 und mehr, an
Luftfahrzeugen 1 zu bewegen, da alle übrigen Luftfahrzeuge 1 den gesteuerten
Luftfahrzeugen 1 auf der Grundlage von Schwarmintelligenz folgen. Hierdurch kann die notwendige Menge an übermittelten Informationen stark reduziert werden.
Figur 3 kann alternativ einen Ausschnitt eines Systems mit wesentlich mehr Luftfahrzeugen 1 darstellen, beispielsweise 100 und mehr Luftfahrzeuge 1. Hierdurch können unter der vorteilhaften Verwendung von Feuerwerkskörpern komplexe und besonders große Abbildungen mittels einer großen Anzahl von Luftfahrzeugen 1 im Luftraum geschaffen werden.
Alternativ kann zumindest ein Luftfahrzeug 1 anstatt des Haltemittels 6 ein
Abbildungsmittel, insbesondere ein LASER-Mittel, ein LED-Mittel oder ein Display-Mittel, aufweisen, wobei das Aktiviermittel 11 zum Aktivieren des Abbildungsmittels und die Datenverarbeitungseinheit 3 zum Steuern des Aktiviermittels 11 und des Abbildungsmittels anhand von Abbildungsinformationen und/ oder zum Ausrichten des Abbildungsmittels mittels des Ausrichtemittels 8 anhand von Ausrichteinformationen ausgebildet sind.
Hierdurch können unter der vorteilhaften Verwendung von Feuerwerkskörpern und
Abbildungsmitteln besonders komplexe Abbildungen mittels einer großen Anzahl von Luftfahrzeugen 1 im Luftraum geschaffen werden.
In Bezug auf das Haltemittel 6 und die Abbildungsmittel sind alle denkbaren
Kombinationen, insbesondere anhand der zuvor beschriebenen Beispiele, möglich.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen einer Abbildung im Luftraum während einer Abbildungsphase mittels des Systems 10 wird folgend beschrieben:
Das System 10 ist beispielsweise dermaßen ausgeführt, dass die gesamten Informationen in einem Speicher der Bodensteuereinheit 15 gespeichert sind, und beispielsweise die
Abbildungsinformationen, Positionsinformationen, Ausrichteinformationen,
Zeitinformationen, Abstandsinformationen und die Sicherheitsparameter kontinuierlich von einer Steuersoftware abgerufen und über die Bodenkommunikationseinheit 16 und die Kommunikationseinheiten 5 an die Datenverarbeitungseinheiten 3 der Luftfahrzeuge 1 übermittelt werden. Dies bedeutet, dass während der gesamten Abbildungsphase die Verfahrens schritte A) und B) und die optionalen Verfahrensschritte C) und D) nacheinander und/ oder gleichzeitig in Bezug auf eines oder jedes Luftfahrzeug 1 durchgeführt werden.
In einem Verfahrens schritt A) werden im Wesentlichen in Echtzeit die
Abbildungsinformationen an die Datenverarbeitungseinheiten 3 der Luftfahrzeuge 1 übermittelt. Die Datenverarbeitungseinheiten 3 steuern in einem Verfahrensschritt B) die Luftfahrzeuge 1 innerhalb des Luftraums im Wesentlichen in Echtzeit anhand der
Abbildungsinformationen an die entsprechenden Positionen. Während des oder nach dem Verfahrensschritt(s) B) wird zumindest ein Feuerwerkskörper in Abhängigkeit von zumindest einem Sicherheitsparameter aktiviert. In einem optionalen Verfahrensschritt C) übermittelt die Bodenkommunikationseinheit 15 Abbildungsinformationen an die Datenverarbeitungseinheit 3 eines weiteren der
Luftfahrzeuge, das Abbildungsmittel aufweist. Die Abbildungsmittel können durch ein Display oder andere vergleichbare Mittel gebildet sein. In einem weiteren optionalen Verfahrens schritt D) steuert die Datenverarbeitungseinheit 3 das zumindest eine weitere Luftfahrzeug 1 mit dem Abbildungsmittel innerhalb des Luftraums anhand der
Positionsinformationen an und aktiviert während des oder nach dem Verfahrensschritt(s) D) das zumindest eine Abbildungsmittel dieses Luftfahrzeugs 1.
Die Verfahrens schritte A) und B) und gegebenenfalls die Verfahrens schritte C) und D) können im Wesentlichen in Echtzeit in beliebiger Reihenfolge nacheinander und/ oder gleichzeitig für alle Luftfahrzeuge 1 oder nur für Teile der Luftfahrzeuge 1 durchgeführt werden. Es können so dreidimensionale und dynamische, Abbildungen im Luftraum bereitgestellt werden.
Es kann erwähnt werden, dass ein erfindungsgemäßes Luftfahrzeug oder System zum kontrollierten und automatisierten sicheren Absprengen von Schnee- oder Stein- /Gerölllawinen eingesetzt werden kann.
Der Begriff„unbemanntes Luftfahrzeug" ist im Rahmen dieser Erfindung sehr breit auszulegen und könnte beispielsweise auch Heißluftballone, Zeppeline, Modellflugzeuge oder Modellhubschrauber umfassen.
Der Begriff„Feuerwerkskörper" ist im Rahmen dieser Erfindung sehr breit auszulegen und könnte beispielsweise auch eine brennende Kugel oder ein anderes Objekt mit einer brennenden oder explosiven Substanz sein.
Weiters ist der Begriff„Feuerwerkskörper" im Rahmen dieser Erfindung insbesondere sehr breit auszulegen, da aus Sicherheitsgründen, die dem Geist dieser Erfindung entsprechen, ein „Feuerwerkskörper" im Sinne dieser Erfindung auch ein Objekt darstellen kann, das keine brennenden oder explosiven Substanzen aufweist, beispielsweise ein leuchtendes oder farbiges Objekt, insbesondere basierend auf fluoreszierenden, phosphoreszierenden oder andersartig chemisch oder elektrisch aktivierten leuchtenden und/ oder farbigen Materialien und/oder Effekten. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein erfindungsgemäßes Luftfahrzeug keine Ausrichtemittel zum Ausrichten des Feuerwerkskörpers auf. Die Ausrichtung des Feuerwerkskörpers erfolgt hierbei durch das jeweils von dem Luftfahrzeug geflogene Flugmanöver. Die horizontale Ausrichtung des Feuerwerkskörpers kann durch eine einfache Drehung des Luftfahrzeugs um die eigene Achse, was bei UAVs besonders leicht möglich ist, erfolgen, wobei die vertikale Ausrichtung des Feuerwerkskörpers durch die Haltemittel voreingestellt sein könnte. Zusätzlich könnte die vertikale Ausrichtung des Feuerwerkskörpers für die richtige Abschussposition durch das aktuell geflogene
Flugmanöver, also durch das kurzzeitige Absenken bzw. Anheben einer Seite des UAVs im Flug erfolgen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Rückstoß des Feuerwerkskörpers sowohl für die auf den Abschuss folgende gewünschte Flugbahn als auch für einen sicheren Abschuss des Feuerwerkskörpers mit berücksichtigt werden. So kann der Rückstoß des Feuerwerkskörpers beim Abschuss zu einer Verdrehung oder Verkippung der
Abschussrichtung führen. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn auch diese mögliche Änderung der Abschussrichtung im Bezug auf Sicherheit mit berücksichtigt wird.
Next Patent: METHOD FOR CLEANING SURFACES