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EP3472048A1 - Verfahren zur steuerung unbemannter flugobjekte - Google Patents

Verfahren zur steuerung unbemannter flugobjekte

Info

Publication number
EP3472048A1
EP3472048A1 EP17768713.4A EP17768713A EP3472048A1 EP 3472048 A1 EP3472048 A1 EP 3472048A1 EP 17768713 A EP17768713 A EP 17768713A EP 3472048 A1 EP3472048 A1 EP 3472048A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
uav
unmanned aerial
dom
unmanned
measurements
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.)
Withdrawn
Application number
EP17768713.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Alois Birchbauer
Jürgen HATZL
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.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3472048A1 publication Critical patent/EP3472048A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0094—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots involving pointing a payload, e.g. camera, weapon, sensor, towards a fixed or moving target
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/10—Terrestrial scenes
    • G06V20/176—Urban or other man-made structures
    • 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
    • B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C23/00—Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G05D1/104—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft involving a plurality of aircrafts, e.g. formation flying
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05—Geographic models
    • 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
    • B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30181—Earth observation
    • G06T2207/30184—Infrastructure

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling unmanned flying objects.
  • gas and oil pipelines are used by train users and / or regular
  • mountain subsidence areas are regions such as the northern Ruhr area, where intensive, ground-level mining has taken place, and now the soil gives way over a large area and slowly (but sometimes jerkily) and sinks.
  • a pipeline lying in the ground is of course pulled along, it hangs in a row and can be damaged.
  • Other ground movements can also lead to a compression of the line.
  • Some pipeline operators therefore employ surveyors to continuously monitor such critical areas. If a certain amount is exceeded, the pipe must be dug up and cut through and then a corresponding piece inserted or cut out.
  • drones used in the monitoring of gas and oil pipelines, but also of electrical cables from the air increasingly unmanned Flying objects. These are less expensive than the use of a helicopter, smaller and thus manoeuvrable and in an accident usually no people are at risk.
  • flight altitude is often crucial in terms of data volume and data quality. Greater altitude provides an overview and reduces the risk of collisions with obstacles, which is particularly important for the automatic or semi-automatic flying of unmanned aerial vehicles based on predetermined routes.
  • some of the sensors used in the surveying and inspection tasks benefit from the shortest possible recording or measuring distance, since the data quality decreases with the distance.
  • an oblique view is required for inspection tasks, ideally in the flatest possible viewing angle.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for controlling unmanned aerial vehicles that meets these requirements.
  • the invention enables the automated monitoring and measurement of equipment by autonomously flying unmanned Kliobj ekte.
  • Fig. 1 shows the flow of Befliegung a storage area for detecting assemblies or components of inventories.
  • Fig. 2 shows the flow of the Befliegung a high voltage power line.
  • FIG 3 shows the survey survey of an aboveground pipeline mounted on uprights.
  • Fig. 1 shows schematically a storage area BR with different components Bl, B2, B3, B4.
  • This storage area may be located outdoors or in a closed space such as a garage. a warehouse.
  • the components Bl, B2, B3, B4 can not only be located and identified, but also measured with high precision and checked for compliance with manufacturing tolerances, which often represents the condition for subsequent processing.
  • the measurement accuracy of the altitude and, in particular, components Bl, B2, B3, B4 with a complex surface also depends on the recording angle and the number of measurement points, so that recordings or measuring operations from different positions are required for good measurement results.
  • an unmanned flying object used for detecting and measuring objects in a storage area is now controlled in such a way that a largely obstacle-free overflight zone UZ is defined in advance for the area to be detected and measured, in which the unmanned flying object UAV Performs an overview of the storage area BR with suitable sensors and recording techniques.
  • This obstacle-free overflow zone UZ is preferably provided at a height in which the highest expected objects Bl, B2, B3, B4 are flown over. If the storage area is roofed over, the overflow zone UZ will be provided below the roof or underneath roof-mounted elements, such as lighting fixtures.
  • a first aerial survey and survey survey of the storage area BR takes place.
  • an overview model of the storage area together with the objects contained therein is then determined.
  • this is a three-dimensional digital surface model DOM, which for example by means of photogrammetric method from overlapping photographs with different positions, or by laser measurement (LiDAR) can be created.
  • DOM three-dimensional digital surface model DOM
  • a sequence of positions for detailed measurements and an obstacle-free flight route FR for an unmanned aerial model UAV for taking the sequence of positions is determined. This route is based on the control of the unmanned aerial model UAV.
  • the measurement time which is particularly in applications in which the components Bl, B2, B3, B4 have only a short storage time, ie the lead time of the components through the camp is relatively low, represents a further significant advantage.
  • the route FR can be optimized with known routing algorithms with respect to different parameters such as the time required, the energy consumption or the collision risk. Another preferred application of the method according to the invention will be explained with reference to FIG. 2.
  • the illustration according to FIG. 2 shows the region around two electrical high-voltage lines HL designed as an overhead line. Due to its dimensions of many kilometers in length and a height of about 60 meters, the monitoring of these overhead lines is a task that is usually performed by helicopters.
  • unmanned aerial vehicles UA can significantly reduce the cost of airborne flights, thus increasing the frequency of surveillance flights and increasing the quality of surveillance.
  • the terrain in question is overflown in obstacle-free height and, for example, photographed or scanned by LiDAR.
  • near infrared with a wavelength of 780 nm to 3 ym (spectral ranges IR-A and IR-B) is particularly well suited for the detection of vegetation, since in the near infrared range chlorophyll has a reflectivity about 6 times higher than in the visible spectrum. For the detection of vegetation, this effect can be exploited by taking a picture in the preferably red spectrum of the visible region, and a further recording in the near infrared.
  • Utility buildings have approximately the same reflectivity in the visible as well as in the near infrared range, whereas chlorophyll-containing vegetation in the near infrared has a significantly higher reflectivity.
  • z. B. green utility objects are distinguished by equally green vegetation.
  • thermal infrared can be used to detect leaks in pipelines that contain liquids or gases with higher ambient temperature compared to the environment.
  • the temperature of the conductors can be an indication of a defect and provide a thermal infrared image therefore valuable data.
  • a three-dimensional digital surface model DOM is subsequently generated as an overview model.
  • points of interests such as, for example, thermally conspicuous points or predefined fault-prone line elements, such as isolators, are determined and appropriate positions for detailed measurements are determined.
  • the measuring method used and the resulting distances and angles to the object to be measured, as well as safety regulations must be taken into account so that on the one hand the quality of the determined data is optimum and, on the other hand, the probability of collision or endangerment of the unmanned aerial object UAV during takeoff and landing Position is a minimum.
  • the electric field strengths and magnetic fields which possibly influence or disturb the measuring devices or the electronics of the unmanned flying object UAV must also be taken into account.
  • the vegetation in the form of trees or shrubs forms obstacles and hazards for the aerial survey.
  • a sequence of positions for detailed measurements and an obstacle-free flight route FR for an unmanned aerial model UAV for taking the sequence of positions is determined using known routing methods.
  • the positions for detailed measurements may be determined by the geometry of the object.
  • the unmanned flying objects UAV can also be equipped with different measuring devices.
  • each unmanned aerial object UAV is assigned a specific section of a high-voltage pipeline SL.
  • This assignment can also be made dynamically, for example as a function of the wind conditions and the respective ranges of the unmanned aerial objects UAV.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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  • Computer Graphics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines zur Erfassung und Vermessung von Objekten in einem vorgegebenen Bereich eingesetzten unbemannten Flugobjektes (UAV) bei dem - für den zu erfassenden und vermessenden Bereich (BER) eine weitgehend hindernisfreie Überflugszone (UZ) festgelegt wird, in welcher das unbemannte Flugobjekt (UAV) mit geeigneten Sensoren und Aufnahmetechniken Überblicksmessungen des Bereichs (BER) durchführt, - wobei auf Basis der Überblicksmessungen ein dreidimensionales digitales Oberflächen Modell (DOM) des Bereichs mitsamt den darin befindlichen Objekten ermittelt wird und - wobei auf Basis des dreidimensionalen digitalen Oberflächen Modells (DOM) eine Abfolge von Positionen für Detailmessungen und eine hindernisfreie Flugroute für ein unbemanntes Flugmodell (UAV) zur Einnahme der Abfolge von Positionen ermittelt wird und der Steuerung des unbemannten Flugmodells (UAV) zugrunde gelegt wird.

Description

Bezeichnung der Erfindung/ Titel
Verfahren zur Steuerung unbemannter Flugobjekte Beschreibung / Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung unbemannter Flugobjekte. Zum Schutz gegen externe Beschädigungen werden Gas- und Ölpi- pelines durch Trassengänger und/oder durch regelmäßige
Befliegung der Trasse mit Flugzeugen oder Hubschraubern beobachtet. Aus der Vogelperspektive lassen sich auch kleine Lecks durch etwaige geringe Bodenverfärbungen erkennen, die vom Boden aus betrachtet gar nicht auffallen würden. Ebenso erkennt man hier die Einrichtung von Baustellen und kann vor Ort nachfragen, ob man dort über die Verhältnisse informiert ist und eine Genehmigung vorliegt. Die Befliegung ist allerdings mit einem gewissen Risiko behaftet, so dass es immer wieder zu Unfällen kommt.
Besonders bedeutsam ist die Überwachung von Leitungen in sogenannten Bergsenkungsgebieten. Das sind Regionen wie beispielsweise das nördliche Ruhrgebiet, wo intensiver, bodenna- her Bergbau stattgefunden hat, und jetzt der Erdboden großflächig und langsam (manchmal aber auch ruckartig) nachgibt und sich absenkt. Dadurch wird eine im Boden liegende Pipeline natürlich mitgezogen, sie hängt in Folge durch und kann beschädigt werden. Bei anderen Bodenbewegungen kann es auch zu einer Stauchung der Leitung kommen. Manche Pipelinebetreiber beschäftigen daher Landvermesser, um solche kritischen Bereiche kontinuierlich zu überwachen. Wenn ein gewisses Maß überschritten ist, muss die Leitung aufgegraben und durchgeschnitten werden und dann ein entsprechendes Stück eingesetzt bzw. herausgeschnitten werden.
Bei der Überwachung von Gas- und Ölpipelines, aber auch von elektrische Leitungen aus der Luft kommen vermehrt unbemannte Flugobjekte, sogenannte Drohnen zum Einsatz. Diese sind kostengünstiger als der Einsatz eines Helikopters, kleiner und damit wendiger und bei einem Unfall werden üblicherweise keine Personen gefährdet.
Bei Vermessungs- und Inspektionsaufgaben mittels unbemannter Flugobjekte ist oft die Flughöhe in Bezug auf die erfasste Datenquantität und Datenqualität von entscheidender Bedeutung. Eine größere Flughöhe schafft Überblick und vermindert das Risiko von Kollisionen mit Hindernissen, was insbesondere für das automatische oder semi-automatische Fliegen der unbemannten Flugobjekte anhand von vorgegebenen Routen von Bedeutung ist. Andererseits profitieren manche der bei den Vermessungs- und Inspektionsaufgaben verwendeten Sensoren von einer möglichst kurzen Aufnahme- bzw. Messdistanz, da die Datenqualität mit der Entfernung abnimmt. Zudem ist gerade bei erhabenen Objekten zusätzlich zur Vogelperspektive („Nadir") eine Seitenan- sieht („oblique") - idealerweise in möglichst flachem Aufnahmewinkel - für Inspektionsaufgaben erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung von unbemannten Flugobjekten anzugeben, dass diesen Ansprüchen gerecht wird.
Erfindungsgemäß geschieht dies mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen .
Die Erfindung ermöglicht die automatisierte Überwachung und Vermessung von Anlagen durch autonom fliegende unbemannte Flugobj ekte .
Als besonders vorteilhafte Anwendungsfälle werden insbesondere angesehen: - die Überwachung und Vermessung eines Lagerbereiches und der darin befindlichen Objekte (Bauteile);
- die Überwachung von Starkstromleitungen;
- die Ortung von Leckagen in Gasleitungen;
- die Messung der Schichtdicke von Erdreich über unterirdisch verlegten Gas- oder Ölpipelines.
Die Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 den Ablauf der Befliegung eines Lagerbereichs zur Erfassung von Baugruppen oder Bauteilen von Lagerbeständen. Fig. 2 den Ablauf der Befliegung einer Hochspannungsstromleitung .
Fig. 3 die Überblicksvermessung einer auf Ständern gelagerten oberirdischen Pipeline.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Lagerbereich BR mit unterschiedlichen Bauteilen Bl, B2, B3, B4. Dieser Lagerbereich kann sich im Freien befinden oder aber auch in einer geschlossenen Räumlichkeit wie z.B. einer Lagerhalle.
Insbesondere bei Großbauteilen Bl, B2, B3, B4 mit Abmessungen im Bereich von 5-10 m und darüber stößt die bodennahe Aufnahme und Vermessung schnell an ihre Grenzen, daher bringt in diesem Fall der Einsatz von unbemannten Flugobjekten mit ge- eigneter Sensorik besondere Vorteile.
Damit können die Bauteile Bl, B2, B3, B4 nicht nur lokalisiert und identifiziert, sondern auch hochgenau vermessen und hinsichtlich der Einhaltung von Fertigungstoleranzen über- prüft werden, was oftmals die Bedingung für eine spätere Verarbeitung darstellt. Dabei ist die Messgenauigkeit von der Flughöhe und insbesondere bei Bauteilen Bl, B2, B3, B4 mit komplexer Oberfläche auch vom Aufnahmewinkel und der Zahl der Messpunkte abhängig, sodass für gute Messergebnisse Aufnahmen bzw. Messvor- gänge von unterschiedlichen Positionen aus erforderlich sind.
Die dafür notwendigen Flugbewegungen erhöhen die Gefahr von Kollisionen mit Objekten in der Umgebung. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt nun die Steuerung eines zur Erfassung und Vermessung von Objekten in einem Lagerbereich eingesetzten unbemannten Flugobjektes in der Weise, dass vorab für den zu erfassenden und vermessenden Bereich eine weitgehend hindernisfreie Überflugszone UZ fest- gelegt wird, in welcher das unbemannte Flugobjekt UAV mit geeigneten Sensoren und Aufnahmetechniken Überblicksmessungen des Lagerbereichs BR durchführt.
Diese hindernisfreie Überflugszone UZ wird vorzugsweise in einer Höhe vorgesehen, in der auch die höchsten zu erwartenden Objekte Bl, B2, B3, B4 überflogen werden. Sofern der Lagerbereich überdacht ist, wird die Überflugszone UZ unterhalb des Daches bzw. unterhalb von am Dach montierten Elementen wie beispielsweise von Beleuchtungskörpern vorgesehen wer- den.
In dieser Zone erfolgt eine erste Befliegung und Überblicksvermessung des Lagerbereichs BR . Auf Basis der Ergebnisse der Überblicksmessungen wird daraufhin ein Überblicksmodell des Lagerbereichs mitsamt den darin befindlichen Objekten ermittelt.
Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein dreidimensionales digitales Oberflächenmodell DOM, welches beispielsweise mittels photogrammetrischen Verfahren aus überlappenden Fotographien mit unterschiedlichen Positionen, oder aber durch Laservermessung (LiDAR) erstellt werden kann. Anhand dieses Überblicksmodells DOM wird eine Abfolge von Positionen für Detailmessungen und eine hindernisfreie Flugroute FR für ein unbemanntes Flugmodell UAV zur Einnahme der Abfolge von Positionen ermittelt. Diese Route wird der Steuerung des unbemannten Flugmodells UAV zugrunde gelegt.
Es kann dabei vorteilhaft sein, wenn die Überblicksmessungen und die Detailmessungen von unterschiedlichen unbemannten Flugobjekten UAV durchgeführt werden. Dies insbesondere deswegen, weil dann die unbemannten Flugobjekte UAV mit unter- schiedlichen Sensoren ausgestattet sein können und ggf. Überblicks- und Detailmessungen mit unterschiedlichen Verfahren erfolgen können. Dabei wäre es auch denkbar, dass für die Detailmessungen kleine und wendige unbemannte Flugobjekte UAV zum Einsatz kommen, was besonders bei beengten Verhältnissen von Vorteil ist.
Darüber hinaus kann durch de parallelen Einsatz mehrerer unbemannter Flugobjekte UAV die Vermessungszeit verkürzt werden, was insbesondere bei Anwendungsfällen, bei denen die Bauteile Bl, B2, B3, B4 nur eine kurze Lagerzeit aufweisen, d.h. die Durchlaufzeit der Bauteile durch das Lager vergleichsweise gering ist, einen weiteren erheblichen Vorteil darstellt . Die Route FR kann mit bekannten Routingalgorithmen hinsichtlich unterschiedlicher Parameter wie beispielsweise des Zeitaufwandes, des Energieverbrauches oder aber des Kollisionsrisikos optimiert sein. Ein weiterer bevorzugter Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Fig. 2 erläutert. Die Darstellung nach Fig. 2 zeigt den Bereich um zwei als Freileitung ausgeführte elektrische Hochspannungsleitungen HL. Aufgrund ihrer Abmessungen von vielen Kilometern Länge und einer Höhe von etwa 60 Metern ist die Überwachung dieser Freileitungen eine Aufgabe, die üblicherweise mittels Hubschraubern durchgeführt wird. Durch den Einsatz unbemannter Flugobjekte UA können die Kosten der Befliegung erheblich gesenkt und damit die Frequenz der Überwachungsflüge gesteigert und die Qualität der Überwachung erhöht werden. Dabei wird gemäß der Erfindung das betreffende Gelände in hindernisfreier Höhe überflogen und beispielsweise fotografiert oder mittels LiDAR gescannt.
Neben Aufnahmen im sichtbaren Bereich des Lichtes sind auch Aufnahmen im nahen Infrarotbereich oder mit thermischem Infrarot für bestimmte Anwendungsfälle vorteilhaft. So eignet sich nahes Infrarot mit einer Wellenlänge von 780 nm bis 3 ym (Spektralbereiche IR-A und IR-B) besonders gut zur Detektion von Vegetation, da im nahen Infrarotbereich Chlorophyll eine um etwa den Faktor 6 höhere Reflektivität als im sichtbaren Spektrum aufweist. Zur Erkennung von Vegetation kann dieser Effekt ausgenutzt werden, indem eine Aufnahme im vorzugsweise roten Spektrum des sichtbaren Bereichs, und eine weitere Aufnahme im nahen Infrarot gemacht wird. Nutzobjekte haben so- wohl im sichtbaren als auch im nahen infraroten Bereich eine ungefähr gleiche Reflektivität, während Chlorophyll-haltige Vegetation im nahen Infrarot einen deutlich höheren Reflexionsgrad besitzt. Somit können z. B. auch grüne Nutzobjekte von ebenso grüner Vegetation unterschieden werden.
Thermisches Infrarot kann hingegen zur Ermittlung von Lecks in Pipelines herangezogen werden, bei denen Flüssigkeiten oder Gase mit im Vergleich zur Umgebung höherer Temperatur austreten .
Auch bei Hochspannungsleitungen kann die Temperatur der Leiterseile ein Hinweis auf einen Defekt sein und eine thermische Infrarotaufnahme daher wertvolle Daten liefern.
Aus den erfassten Daten und den beispielsweise mittels globa ler Satellitennavigationssysteme bestimmten Positionen des unbemannten Flugobjektes UA wird in der Folge ein dreidimensionales digitales Oberflächenmodell DOM als Überblicksmo dell erzeugt.
Als Alternative bzw. Ergänzung zu Satellitennavigationssyste men ist eine Positionsbestimmung mittels Magnetometer, Inertialmesssystemen (IMU) sowie barometrischer Sensoren denk bar .
Aus einer Analyse des Überblicksmodells werden sogenannte „Points of Interests" wie beispielsweise thermisch auffällig Punkte oder vorab festgelegte störungsanfällige Leitungselemente wie z.B. Isolatoren bestimmt und dazu zweckmäßige Posi tionen für Detailmessungen ermittelt.
Bei der Positionsauswahl sind die verwendete Messmethode und sich daraus ergebende Abstände und Winkel zum Messobjekt, aber auch Sicherheitsbestimmungen zu berücksichtigen, sodass einerseits die Qualität der ermittelten Daten ein Optimum er reicht und andererseits die Kollisionswahrscheinlichkeit bzw Gefährdung des unbemannten Flugobjektes UAV bei An- und Abflug der Position ein Minimum ist.
So sind bei einer Hochspannungsleitung in Betrieb auch die elektrischen Feldstärken und Magnetfelder zu berücksichtigen die ggf. die Messgeräte oder die Elektronik des unbemannten Flugobjektes UAV beeinflussen oder stören könnten. Darüber hinaus bildet auch die Vegetation in Form von Bäumen oder Sträuchern Hindernisse und Gefahrenquellen für die Befliegung . Aus diesen Daten wird mit bekannten Routingverfahren eine Abfolge von Positionen für Detailmessungen und eine hindernisfreie Flugroute FR für ein unbemanntes Flugmodell UAV zur Einnahme der Abfolge von Positionen ermittelt. Die Positionen für Detailmessungen können durch die Geometrie des Objektes bestimmt sein. So bietet sich bei Hochspannungsleitungen SL oder, wie in Fig. 3 dargestellt, bei auf Ständern oberirdisch gelagerten Pipelines PL ein Umfliegen der Leitungen in einer vertikalen Schleife an.
Es kann vorteilhaft sein, mehrere unbemannte Flugobjekte UAV mit unterschiedlichen Ausstattungen einzusetzen.
So können etwa für die Überblicksmessungen aus der weitgehend hindernisfreien Überflugszone UZ Flächenflugzeuge eingesetzt werden, welche hohe Geschwindigkeiten erreichen und große Distanzen zurücklegen können.
Die Detailmessungen können hingegen mit Rotorflugzeugen wie beispielsweise Multicoptern durchgeführt werden, die besonders wendig sind und aufgrund ihrer Fähigkeit zum Schwebeflug auch andere Messverfahren ermöglichen.
Dazu können die unbemannten Flugobjekte UAV auch mit unter- schiedlichen Messvorrichtungen bestückt sein.
Es kann auch zweckmäßig sein, den Einsatz mehrerer unbemannter Flugobjekte UAV aufeinander abzustimmen, sodass beispielsweise jedem unbemannten Flugobjekt UAV ein bestimmter Abschnitt einer Hochspannungsleitung SL zugewiesen wird. Diese Zuweisung kann auch dynamisch z.B. in Abhängigkeit von den Windverhältnissen und den jeweiligen Reichweiten der unbemannten Flugobjekte UAV erfolgen. Bezugszeichenliste
UAV unbemanntes Flugobjekt
UZ Überflugszone
DOM dreidimensionales digitales Oberflächen Modell
BER zu erfassender und vermessender Bereich
FR hindernisfreie Flugroute
Bl, B2, B3, B4, gelagerte Bauteile
SL Stromleitung
PL Pipeline

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
Verfahren zur Steuerung eines zur Erfassung und Vermessung von Objekten in einem vorgegebenen Bereich eingesetzten unbemannten Flugobjektes (UAV) dadurch gekennzeichnet, dass
- für den zu erfassenden und vermessenden Bereich (BER) eine weitgehend hindernisfreie Überflugszone (UZ) festgelegt wird, in welcher das unbemannte Flugobjekt (UAV) mit geeigneten Sensoren und Aufnahmetechniken Überblicksmessungen des Bereichs durchführt,
- dass auf Basis der Überblicksmessungen ein dreidimensionales digitales Oberflächen Modell (DOM) des Bereichs (BER) mitsamt den darin befindlichen Objekten ermittelt wird und
- dass auf Basis des digitalen Oberflächenmodells (DOM) eine Abfolge von Positionen für Detailmessungen und eine hindernisfreie Flugroute (FR) für ein unbemanntes Flugmodell (UAV) zur Einnahme der Abfolge von Positionen ermittelt wird und der Steuerung des unbemannten Flugmodells (UAV) zugrunde gelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgegebener Bereich ein Lagerbereich (BER) mit unterschiedlichen Bauteilen oder Baugruppen (Bl, B2, B3, B4) mittels unbemanntem Flugobjekt (UAV) erfasst und vermessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zu erfassendes und vermessendes Objekt eine elektrische Stromleitung (SL) vorgesehen ist. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als zu erfassendes und vermessendes Objekt eine Pipeline für Flüssigkeiten oder Gase (PL) vorgesehen ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale digitale Oberflächen Modell (DOM) des Bereichs aus sich überlappenden Fotografien erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale digitale Oberflächen Modell (DOM) des Bereichs aus LiDAR Messungen der unbemannten Flugobjekte (UAV) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unbemannte Flugobjekte (UAV) mit unterschiedlichen Ausstattungen eingesetzt werden.
EP17768713.4A 2016-09-07 2017-09-05 Verfahren zur steuerung unbemannter flugobjekte Withdrawn EP3472048A1 (de)

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