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WO2018195575A1 - Unbemanntes luftfahrzeug und system zum erzeugen eines feuerwerks im luftraum - Google Patents

Unbemanntes luftfahrzeug und system zum erzeugen eines feuerwerks im luftraum Download PDF

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Publication number
WO2018195575A1
WO2018195575A1 PCT/AT2018/060084 AT2018060084W WO2018195575A1 WO 2018195575 A1 WO2018195575 A1 WO 2018195575A1 AT 2018060084 W AT2018060084 W AT 2018060084W WO 2018195575 A1 WO2018195575 A1 WO 2018195575A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aircraft
data processing
processing unit
position information
airspace
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/AT2018/060084
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst HÖRTNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ars Electronica Linz GmbH and Co KG
Original Assignee
Ars Electronica Linz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ars Electronica Linz GmbH and Co KG filed Critical Ars Electronica Linz GmbH and Co KG
Publication of WO2018195575A1 publication Critical patent/WO2018195575A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B4/00—Fireworks, i.e. pyrotechnic devices for amusement, display, illumination or signal purposes
    • F42B4/06—Aerial display rockets
    • 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
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications

Definitions

  • the invention relates to an unmanned aircraft, comprising a drive unit for enabling the flight of the aircraft in the air space and a data processing unit, which is used for driving a position or a chronological sequence of positions of the aircraft
  • Aircraft in the air space is formed substantially in real time based on position information.
  • Aircraft commonly referred to in the English language as “unmanned aerial vehicle (UAV)", in particular in the field of “drones” or
  • UVAs it would be desirable to be able to populate a UAV with a firework to provide an image in the airspace using this firework.
  • this is currently not possible with UVAs according to the state of the art due to a certain hazard potential, since the direction of flight and the explosion of the fireworks body are only conditionally controllable. For example, a gust of wind could twist the UVA in an undesired direction and the firecracker could be shot down into the audience.
  • the invention has for its object to provide an unmanned aerial vehicle, the security of an image in the air space, which inter alia by the use of fireworks, improves and minimizes the potential danger to viewers, any passers-by, other unmanned aerial vehicles, etc.
  • this object is achieved in that the aircraft at least one holding means for holding at least one fireworks body and a
  • Activating means for activating the at least one fireworks body wherein the data processing unit is designed for evaluating and optionally determining at least one security parameter and for controlling the activating means as a function of the at least one security parameter.
  • the at least one security parameter expediently has position information and / or time information.
  • this may require a
  • Fireworks is activated only when the UAV is in a specified range of, for example, space or location coordinates. Conversely, this may mean that a firecracker is not activated in a fixed range of, for example, space or location coordinates. Such criteria can be combined. Consequently, it is particularly advantageously prevented by the invention that a fireworks body hits or explodes in the vicinity of a human being, another living being or an object. In the example of time information, this may mean that a firecracker is only activated when a defined time occurs. Conversely, this may mean that a firecracker is not activated before a point in time.
  • the at least one safety parameter additionally has a time criterion, the safety parameter and / or the time criterion being designed as a value range with at least one limit value, then the safety can be further increased.
  • the time criterion may be defined as a minimum duration during which a
  • Fireworks is not activated, so as to exclude short-term changes or influences.
  • the aircraft additionally has a communication unit and is the
  • Data processing unit for receiving and evaluating the position information and the at least one security parameter formed substantially in real time then the aircraft can be advantageously controlled by an external control device, such as a ground control unit, substantially in real time in the airspace, whereby also the image, ie the fireworks, can be controlled and activated in the airspace essentially in real time.
  • an external control device such as a ground control unit
  • the at least one holding means is formed by means of an alignment at least uniaxial, preferably biaxial, rotatably mounted on the aircraft, wherein the
  • Data processing unit for controlling the alignment of the holding means is formed by means of the alignment means based on alignment information.
  • the direction of the holding means and consequently the firing direction of the fireworks / s can advantageously be changed while, for example, the aircraft is held at a position in the airspace or from a position in the airspace to a next following position in the airspace
  • Airspace is moved. It would also be possible to control the flight of the aircraft so that the aircraft is rotated around its own axis until the fireworks point in a direction in the air space into which the fireworks can be shot down safely.
  • the data processing unit is designed to control the activating means as a function of at least two security parameters, wherein a security parameter has alignment information. This may therefore require fireworks to be activated only when the UAV
  • Has solid angles Conversely, this may mean that a firecracker is not activated within a fixed range of, for example, solid angles. Consequently, the security is further increased and, inter alia, it is advantageously prevented by a fireworks body being shot down in the direction of a human being, a different living being, an object or a residential area.
  • a first safety parameter may have position information, which means, for example, that a fireworks body is activated only within a defined range.
  • a second security parameter having time information can, if the criterion of the first security parameter is met, subsequently start to run, that is, in series with the first security parameter. In this case, for example, a fireworks would be detonated after the UAV
  • Safety boundary has flown over and a subsequent safety period has expired.
  • a second security parameter can also be parallel to a first Safety parameters exist, that is, both criteria must be met simultaneously. This would mean, for example, fireworks being fired only when the UAV stays within a specified range for a certain period of time.
  • Safety parameters may have other useful criteria, such as a "sleep criterion", which would require fireworks to be activated only until the legally allowed night's sleep, or, for example, a "protected area criterion", which would require a fireworks not to be in one, on or in the direction of a nature reserve / s or residential area / s is activated.
  • a “sleep criterion” which would require fireworks to be activated only until the legally allowed night's sleep
  • a “protected area criterion” which would require a fireworks not to be in one, on or in the direction of a nature reserve / s or residential area / s is activated.
  • the aircraft is advantageously designed as a drone, for example as a multicopter.
  • the aircraft can be cheaply procured and adapted, and the flight stability and controllability by position information, which may be, for example, three-dimensional GPS coordinates, is accurate, and the aircraft can be held at a position in the airspace substantially indefinitely.
  • At least one unmanned aerial vehicle according to the invention forms,
  • each aircraft additionally advantageously has at least one sensor unit for transmitting distance information to the data processing unit essentially in real time, with each one of them
  • Distance information for controlling the aircraft is formed in a swarm composite. As a result, the aircraft are able to capture the picture in the
  • a safety parameter may include the distance information, thereby preventing a different aircraft from being damaged when activating a firecracker and thus additionally increasing the safety of the system.
  • at least one aircraft instead of the
  • an imaging means in particular a LASER means, an LED means or a display means, wherein the activating means for activating the imaging means and the data processing unit are designed for controlling the activating means.
  • Various effects such as fireworks and lasers, can be combined to increase the diversity of aerial images.
  • a system for generating an image in the airspace can additionally have a ground control unit which is suitable for storing, processing, transmitting and / or receiving position information of the image and / or the
  • Ground communication unit for communication with the communication units of the aircraft is formed substantially in real time. This allows particularly complex and very large images by means of a large number of
  • Aircraft for example 100 or more, can be created in the airspace without the aircraft colliding with each other, with parts of the aircraft or all
  • Aircraft are controlled externally from the ground control unit.
  • Figure 1 shows a perspective schematic view of an unmanned aerial vehicle according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a top view of a plurality of unmanned aerial vehicles according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows in a perspective schematic view a system for generating an image in the airspace.
  • FIG. 1 shows an unmanned aerial vehicle 1 according to a first embodiment of the invention.
  • the aircraft 1 is referred to as a drone, more precisely as so-called
  • a drive unit 2 of the aircraft 1 consists of eight rotor units which are driven, for example, by means of eight electric motors.
  • the drive unit 2 allows the flight of the aircraft 1 in the airspace.
  • An “Okotocopter” is a variant of a “Multicopter” with eight rotor units.
  • the aircraft 1 may alternatively be embodied as another variant of a multi-copter, for example as a “quadcopter” with four rotor units, etc., wherein in principle any number of rotor units is possible
  • airspace refers to any space above an artificial or natural floor inside or outside an artificial or natural space or building.
  • the aircraft 1 further has a data processing unit 3, which is designed to control a position or a chronological sequence of positions of the aircraft 1 in the airspace substantially in real time on the basis of position information.
  • the position information is, for example, "Global Positioning System (GPS)" -based, three-dimensional coordinates in the airspace, for example data in GPS Exchange Format (GPX) .
  • GPS Global Positioning System
  • GPX GPS Exchange Format
  • the data in GPX format can be geodesics, ie the latitude, longitude and altitude coordinates, Alternatively, the data may also be based on the Galileo, GLON ASS, Beidou / Compass or any other satellite navigation and / or timing system, or on a local or building based navigation system for positioning the aircraft inside and outside buildings (such as by Transmission of transmission signals, optical positioning systems, etc.).
  • a temporal sequence of positions essentially corresponds to a given route or a given "track”, which may or may also be data in GPX format
  • Airspeed of the Aircraft 1 It is particularly advantageous to modify the "time sequence of positions" also during runtime of the system, for example by the interaction of a user, or to derive new positions of one or more aircraft 1 from the interaction of the user kind of
  • the aircraft 1 With the data processing unit 3, it is thus possible, the aircraft 1 with a certain airspeed to a certain position in the airspace or along a to control specific route in the airspace.
  • the rotors of the drive unit 2 are controlled by the data processing unit 3 accordingly. In addition, this indicates
  • Aircraft 1 for example, a GPS receiver, so as always the current position of the aircraft 1 with the predetermined position or route based on
  • activation of a chronological sequence of positions of the aircraft 1 in the airspace thus denotes, inter alia, the control of a movement or trajectory of the aircraft 1 in the airspace, ie essentially the control of the flight of the aircraft 1 in the airspace.
  • the position information may be stored in a memory unit 4.
  • Data processing unit 3 receives the position information from the storage unit 4 and controls the aircraft 1 in accordance with this position information. In addition, the data processing unit 3 can transmit the current position information to the memory unit 4, where it is stored, for example for checking or as a backup.
  • the aircraft 1 according to the first embodiment has a
  • the data processing unit 3 can so
  • Position information also from an external control device, such as a laptop, a smartphone or a ground control unit, receive or send the current position information to this external control device.
  • an external control device such as a laptop, a smartphone or a ground control unit
  • the communication unit 5 of the aircraft 1 can also be designed to communicate with the communication unit 5 of another aircraft 1. This will be discussed later.
  • the aircraft 1 according to the first embodiment of the invention further includes
  • the data processing unit 3 is designed to control the activating means 11. If the activating agent 11 is activated by the data processing unit 3, it activates the fireworks body,
  • the firecracker is, if it is, for example, a firework rocket or a fireworks to be shot, shot down in a firing direction 7 of the holding means 6.
  • the functional principle can essentially correspond to that of a firearm, an air pressure weapon, or a spring pressure weapon, wherein the holding means 6 would represent a barrel of the respective weapon and the activating means 11, for example a bolt, an air pressure means, a spring, an ignition mechanism, etc.
  • the holding means 6 and / or the activating means 11 can also be controlled by an external control device, for example by a laptop, a smartphone or a floor control unit.
  • the holding means 6 is fastened to an alignment means 8 which is rotatable at least uniaxially, for instance about an axis of symmetry 9 of the aircraft 1, or of the alignment means 8.
  • the data processing unit 3 is for controlling the alignment of the
  • the holding means 6 can be controlled by the data processing unit 3 or by an external control unit via the communication unit 5.
  • the alignment means 8 is biaxially rotatable, namely about the axis of symmetry 9 of the aircraft 1 and about a pivot axis of the alignment means 8.
  • the pivot axis is advantageously arranged substantially at right angles to the axis of symmetry 9. While the aircraft 1 is in a stable, substantially static position in the air space, the axis of symmetry 9 is substantially perpendicular and thus the pivot axis is aligned horizontally.
  • the orientation of the holding means 6 can thereby compensate or intensify a deviating orientation of the aircraft 1.
  • the alignment of the holding means 6 can also take place exclusively via the alignment of the aircraft 1 in the airspace.
  • the alignment information may include, for example, an angle and time information, that is, for example, at what angle about the symmetry axis 9 the
  • Alignment means 8 at what time to be aligned.
  • the alignment information with the position information can be temporal or spatial
  • the aircraft 1 according to the invention can thus produce an image in the airspace by means of at least one fireworks body, the image being based on the temporal change of the position of the aircraft 1 in the airspace on the basis of
  • Position information and / or based on the time change of the orientation of the alignment means 8 can be spatially and temporally varied based on the alignment information.
  • the holding means may comprise a plurality of holding means 6, for example 2 to 10 or more than 10. These plurality of holding means 6 may be aligned together or independently by means of the alignment means 8 or by means of a plurality of alignment means 8 and controlled by the data processing unit 3.
  • a whole fireworks battery that is to say a plurality of fireworks which are activated as a function of time, can be launched from an aircraft 1.
  • the data processing unit 3 is designed to control the activating means 11 and / or the alignment means 8 as a function of at least one safety parameter. This means that the data processing unit 3 only releases the activating means 11, that is, activates it positively if a criterion of the at least one safety parameter is fulfilled. Furthermore, the data processing unit 3 can take back the release of the activating means 11, that is, trigger it negatively, if the security parameter additionally enters
  • Time criterion has, and the criterion of the security parameter before the expiration of the time criterion is suddenly no longer satisfied. Furthermore, the data processing unit 3 can align the alignment means 8 with respect to the criterion of a further security parameter, for example a security corridor defined by spatial coordinates in the direction of which the firing direction 7 of the holding means 6 is to be aligned.
  • a further security parameter for example a security corridor defined by spatial coordinates in the direction of which the firing direction 7 of the holding means 6 is to be aligned.
  • Security parameter may additionally have a time criterion, for example, as described in more detail above.
  • FIG. 2 shows by way of example a plurality of unmanned aerial vehicles in a view from above
  • Aircraft 1 according to the first embodiment shown in FIG. There are two security parameters 12 and 13 defined, each data processing unit 3 for controlling the corresponding activating means 11 and / or the corresponding
  • Aligning means 8 is formed in dependence of these safety parameters 12 and 13.
  • the first exemplary safety parameter 12 is defined by spatial coordinates, such as GPS coordinates in latitudes and longitudes, and virtually extends substantially vertically upward, with a maximum flight altitude of the aircraft 1 bordering a three-dimensional space upward. So it is in the
  • Each data processing unit 3 activates the corresponding activating means 11 only or releases it only if the criterion of the security parameter 12 is met, whereby this criterion consists in the fact that the corresponding aircraft 1 located within the virtual space. Conversely, the activated
  • Data processing unit 3 does not release the activating means 11 or does not release it if the criterion of the security parameter 12 is not fulfilled, that is, if the corresponding aircraft 1 is not located within the virtual space.
  • the second exemplary security parameter 13 is defined by spatial coordinates
  • GPS coordinates in latitude and longitude For example, GPS coordinates in latitude and longitude, and by
  • Directional coordinates for example, also based on GPS coordinates defined and extends along a virtual three-dimensional truncated cone.
  • Data processing unit 3 activates the corresponding activating means 11 only or releases it only if the criterion of security parameter 13 is satisfied, this criterion consisting in that the alignment means 8 of FIG.
  • corresponding aircraft 1 is oriented such that the firing direction 7 and the resulting trajectory of the fireworks body within the virtual
  • the corresponding activating means 11 is not, or is not free, if the criterion of the security parameter 13 is not met, so if the firing direction 7 and / or the resulting trajectory of the
  • Fireworks are not located inside the virtual three-dimensional truncated cone.
  • the two safety parameters 12 and 13 are parallel and interdependent, which means that they must both be satisfied simultaneously, hence one
  • Aircraft 1 would have to be met simultaneously so that a data processing unit 3 activates the corresponding activating means 11.
  • the security parameters 12 and 13 can additionally have a time criterion or other security parameters, for example consisting of time information, can be defined.
  • the different security parameters may be interdependent or independent and / or serial or parallel.
  • a plurality of unmanned aerial vehicles 1 according to the invention are combined in one system, for example in the form of a swarm compound, these can be integrated in Formation controlled so as to create images during an imaging phase in the airspace in dependence of / the safety parameters / s 12 and / or 13.
  • Figure 3 shows such an inventive system 10 of three unmanned
  • Aircraft 1 according to the first embodiment shown in FIG. The
  • Position information and the alignment information are formed as imaging information relating to the image.
  • the system 10 comprises a ground control unit 15, which is for storing, processing, transmitting and / or receiving the position information and / or
  • Imaging information is formed. This information is provided by the user
  • Ground control unit 15 for example, from a ground communication unit 16, transmitted via the communication units 5 of the aircraft 1 substantially in real time to the corresponding data processing units 3. This allows particularly complex and very large images by means of a large number of
  • Aircraft 1, for example, 100 and more, are created in the airspace without the aircraft 1 colliding with each other, wherein a part of the aircraft 1 or all aircraft 1 are controlled by the ground control unit 15. Alternatively, however, these aircraft 1 can also act, without prior control of a ground unit, by previously storing the positions and their timings.
  • the aircraft 1 of the system 10 additionally have a three-dimensional sensor unit 14 which continuously detects the distance to adjacent aircraft 1 in real time in real time and supplies this distance information to the corresponding one
  • Data processing unit 3 and / or ground control unit 15 can then / in essentially real time position information about the feedback from the
  • Update sensor unit 14 The aircraft 1 can thereby be moved, for example, in a swarm compound. Here, it may be sufficient to control only one to five aircraft 1 to a large amount, for example, 100 and more, to
  • Aircraft 1 to move, since all other aircraft 1 controlled
  • FIG. 3 may alternatively represent a section of a system with substantially more aircraft 1, for example 100 or more aircraft 1.
  • aircraft 1 for example 100 or more aircraft 1.
  • Illustrations are created by means of a large number of aircraft 1 in the airspace.
  • At least one aircraft 1 instead of the holding means 6 a
  • Imaging means in particular a LASER means, an LED means or a display means, wherein the activating means 11 for activating the imaging means and the data processing unit 3 for controlling the activating means 11 and the imaging means based on imaging information and / or for aligning the imaging means are formed by means of the alignment means 8 based on alignment information.
  • Imaging means particularly complex images are created by means of a large number of aircraft 1 in the airspace.
  • the system 10 is designed so that all the information is stored in a memory of the ground control unit 15 and, for example, the
  • Imaging information position information, alignment information,
  • step A) are essentially in real time
  • the data processing units 3 control the aircraft 1 within the airspace essentially in real time on the basis of FIG.
  • Map information to the appropriate locations During or after method step (s) B), at least one fireworks body is activated as a function of at least one safety parameter.
  • the ground communication unit 15 transmits mapping information to the data processing unit 3 of another of the
  • Aircraft having imaging means having imaging means.
  • the imaging means may be formed by a display or other comparable means.
  • the data processing unit 3 controls the at least one further aircraft 1 with the imaging means within the airspace on the basis of
  • the method steps A) and B) and optionally the method steps C) and D) can be carried out essentially in real time in any order sequentially and / or simultaneously for all aircraft 1 or only for parts of the aircraft 1.
  • three-dimensional and dynamic images in the airspace can be provided.
  • an aircraft or system according to the invention can be used for the controlled and automated safe breaking off of snow or rock / rock avalanches.
  • unmanned aerial vehicle is to be interpreted very broadly in the context of this invention and could include, for example, hot air balloons, zeppelins, model airplanes or model helicopters.
  • firecracker is to be interpreted in the context of this invention is very broad and could for example be a burning ball or other object with a burning or explosive substance.
  • a "fireworks” in the context of this invention can also represent an object that has no burning or explosive substances, for example a luminous or colored object, in particular based on fluorescent, phosphorescent or otherwise chemically or electrically activated luminous and / or colored materials and / or effects.
  • an aircraft according to the invention has no alignment means for aligning the fireworks body. The alignment of the fireworks takes place here by the respectively flown by the aircraft flight maneuver.
  • the horizontal orientation of the fireworks can be done by simply rotating the aircraft about its own axis, which is particularly easy with UAVs, where the vertical orientation of the fireworks body could be preset by the retaining means.
  • the vertical orientation of the fireworks for the correct launch position could be due to the currently flown
  • Flight maneuvers that is done by briefly lowering or lifting a side of the UAVs in flight.
  • the recoil of the fireworks body can be taken into account both for the desired trajectory following the launch and for a safe firing of the fireworks body.
  • the recoil of the fireworks body when shooting to a twist or tilt the fireworks body

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

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. Das Luftfahrzeug (1) weist zumindest ein Haltemittel (6) zum Halten zumindest eines Feuerwerkskörpers und ein Aktiviermittel (11) zum Aktivieren des zumindest einen Feuerwerkskörpers auf, 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.

Description

Unbemanntes Luftfahrzeug und System zum Erzeugen eines Feuerwerks im Luftraum
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.

Claims

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.
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