WO2020094683A1 - Verfahren zur bodenabtastung mit hilfe einer (drehflügel)-flugdrohne - Google Patents

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WO2020094683A1
WO2020094683A1 PCT/EP2019/080319 EP2019080319W WO2020094683A1 WO 2020094683 A1 WO2020094683 A1 WO 2020094683A1 EP 2019080319 W EP2019080319 W EP 2019080319W WO 2020094683 A1 WO2020094683 A1 WO 2020094683A1
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drone
ground
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Matthias Rimkus
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Matthias Rimkus
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    • B64U2201/102—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS] adapted for flying in formations

Definitions

  • the invention relates to a method for ground scanning using at least one aircraft, in particular a (rotary wing) flying drone, which has at least one sensor, after which the surface and / or a depth region of the ground is scanned by means of the sensor.
  • the aircraft can in principle be a manned or unmanned aircraft.
  • the subject of the present application is unmanned aerial vehicles and here preferably (rotating wing) flying drones.
  • (Rotary wing) flying drones are used in the generic state of the art according to EP 2 612 110 B1 in order to be able to work on agricultural areas precisely and in particular to ensure optimal use of fertilizer.
  • the floor area in question is flown with a (rotary wing) drone along a planned route.
  • the flight altitude is reduced at predetermined points in order to be able to take detailed pictures.
  • a nitrogen moisture or temperature sensor is integrated in the small aircraft for mapping the ground. Among other things, the nitrogen content can be determined in this way. From this, statements can be made regarding plant density, soil moisture, plant moisture, etc.
  • the goal has been set to collect a large amount of information in a reasonable time in view of the limited energy capacity of such a (rotary wing) flying drone through the mostly implemented battery operation.
  • the information or corresponding data from the sensor is used directly to control harvesting machines. This can be used for targeted fertilization and / or further tillage. This has generally proven itself.
  • DE 10 2015 224 175 B3 relates to a system for determining grain losses when harvesting with a combine harvester.
  • a camera for capturing images from a field is realized, which is arranged on an unmanned aerial vehicle in the form of, for example, a (rotating wing) drone.
  • the aircraft can be controlled in such a way that an air flow formed by it with the aid of a rotor is directed in the direction of the surface of the arable soil provided for the acquisition of at least one image. In this way, lost grains and broken grains lying on a surface of the arable land are exposed. Their number can be determined.
  • WO 2017/083128 A1 is concerned with a drone for agricultural applications which is used for ground scanning. In principle, a sensor is also used.
  • the invention is based on the technical problem of further developing such a method in such a way that the expenditure on plant technology is reduced and the soil quality can be influenced in a targeted manner in a simple manner.
  • a correspondingly designed device is to be made available.
  • a generic method for ground scanning with the aid of at least one (rotary wing) flight drone is characterized in the context of the invention in that the flight drone in question has, in addition to the sensor, at least one manipulation unit which, depending on the data determined with the aid of the sensor, the Soil quality affects.
  • the flight drone used according to the invention is preferably a (rotary wing) flight drone.
  • the invention is not restricted to this. This means that a flight drone with rigid wings, a so-called fixed-wing aircraft, can alternatively be used at this point.
  • the (rotary wing) flying drone therefore not only has the sensor or the several sensors already mentioned, with the aid of which the surface of the floor and / or the depth region of the floor is scanned, but according to the invention there is additionally at least one manipulation unit as Part of the flight drone provided.
  • the soil quality can be influenced with the aid of the manipulation unit, depending on the data determined with the aid of the sensor.
  • the manipulation unit can be designed as a controllable storage container for, for example, seeds.
  • the soil quality can be positively influenced in such a way that, depending on the natural properties of the soil, such as the nitrogen content of the soil determined by the sensor, its moisture, its temperature, its surface topology or even depending on its composition, seeds are applied directly with the aid of the manipulation unit can.
  • the manipulation unit designed as a controllable storage container to specifically apply chemicals and, in the example described, fertilizers. This can be done in a very targeted manner and depending on the fertilizer requirement previously determined using the sensor as an example and can be set in a targeted manner using the manipulation unit.
  • this procedure is associated with the particular advantage that the seeds and / or the chemicals or the one or more fertilizers in the example are fed directly to the soil depending on its current soil quality. It is therefore expressly not necessary to maintain an additional seed machine or one that applies fertilizers and to order it in a correspondingly examined partial area, for example an arable area. This requires additional mechanical engineering effort and is naturally associated with delays.
  • seeds and / or fertilizers for example, can be applied directly if the nature of the soil permits and requires this, for example with regard to moisture content, nitrogen content, etc.
  • particularly economical use of seeds or fertilizers is possible, which has not previously been shown in this consequence and form in the prior art.
  • the plant engineering effort has been significantly reduced.
  • the area to be scanned can be subdivided into one or more areas. This allows the individual areas to be scanned individually. Depending on the soil quality of the respective area determined using the sensor, the soil quality can now be influenced as described.
  • the division of the soil to be scanned into the individual areas can advantageously be carried out using corresponding GPS (Global Positioning System) coordinates.
  • GPS Global Positioning System
  • a mechanical delimitation of the individual areas is also possible and conceivable in such a simple way that they are defined by a boundary wire surrounding the areas.
  • the boundary wire can be encompassed by the aircraft or its own sensor. For example, it is conceivable to apply electrical current, for example short current, for example short current pulses, to the boundary wire, so that the electromagnetic field generated in this way can be determined with the aid of the sensor and consequently the boundary of the respective area can be detected.
  • the manipulation unit can also be used as a controllable storage container for, for example, insects and / or liquid.
  • insects that can be used for pest control and / or support a declining natural population of pest controlers can be “shed” on an agricultural area.
  • these include, for example, so-called “parasitic wasps", which can be used to control pests naturally and without using pesticides.
  • one or more liquids can also be applied in a targeted manner using the manipulation unit. This may be weedkiller, water, etc., which, depending on the data determined with the help of the sensor, can be applied precisely and consequently particularly economically.
  • a larger arable area can not only be scanned with the aid of a (rotating wing) flying drone, but can also be advantageously used at this point with a (rotating wing) flying drone swarm.
  • a flight drone swarm can be coordinated with one another, for example, in such a way that the arable area to be scanned is divided into respective partial areas and each flight drone examines only a single partial area and, if necessary, produces seeds.
  • the respective (rotating wing) flying drones can scan or process the partial areas overlapping.
  • the invention provides according to a further advantageous embodiment that the scanned soil is examined with the aid of the sensor with regard to possible contaminants.
  • contaminants can be pesticides and / or metals and / or radioactive materials and / or wastes and / or waste water. That is, with the aid of the at least one sensor, the soil is examined for the aforementioned contaminants, the list given being to be understood only as an example and not as restrictive.
  • the manipulation unit now ensures that countermeasures are taken, depending on the identified contaminant.
  • the countermeasures can, for example, be markings applied to the floor or introduced into the floor. With the help of these markings, the location of the contaminants and, if necessary, their characteristics can be specified and displayed. For example, the type of contaminant can be displayed via the color of the markings. This means that subsequent processing of the floor in the area of the markings can be precisely targeted
  • the senor can be a gas sensor, with the aid of which, for example, gases associated with waste water or waste or gases originating from waste water or waste can be detected.
  • This also includes fermentation gases.
  • Waste water or wastewater typically emits fermentation gases which can be sensed by means of a gas sensor designed accordingly.
  • the gas sensor is also able to detect a (gas) pipeline installed in the ground, for example, for any escaping gases. The registration of the gases or such fermentation gases consequently and under certain circumstances allows conclusions to be drawn about, for example, waste present under the surface of the soil. The same applies to waste water.
  • the senor can also be designed as a so-called GPR sensor, ie as a “ground penetrating radar” sensor.
  • GPR sensor ie as a “ground penetrating radar” sensor.
  • the soil and in particular a deep region of the soil can be characterized non-destructively with the aid of high-frequency electromagnetic waves.
  • such a sensor or ground radar sensor uses frequencies that are typically in the megahertz range. This allows the ground to be scanned to depths of several meters. In principle, it is also possible to work with higher frequencies down to the gigahertz range, such as those used for mine clearance, which are typically only applied to a depth of 20 to 30 cm in the ground.
  • the manipulation unit may be designed as a radiation source.
  • a design as a laser for example, has proven to be advantageous, with the aid of which the mines previously mentioned and located in the ground can be deliberately detonated.
  • the manipulation unit simply delivering a projectile in such a case in order to be able to switch off the mine.
  • neutralizing waste water by means of chemicals introduced with the aid of the manipulation unit, for example with regard to its PH value. It is also possible to add bacteria to the wastewater or waste with the help of the manipulation unit in order to promote its decomposition.
  • the sensor and / or the manipulation unit are advantageously attached to the drone in an exchangeable manner. This makes it possible to adapt the one or more sensors to the actual conditions, depending on the soil examined. The same applies to the one or more manipulation units.
  • the exchange station is at the same time designed as a charging station for one or more batteries in the (rotating wing) drone.
  • the (rotary wing) drone in question is charged and adapted to its new purpose.
  • the relevant sensor or manipulation unit can be exchanged automatically, for example, by equipping the exchange station with a revolver magazine which surrounds the drone in its rest position on the circumference of the exchange station.
  • the revolver magazine can be equipped with various sensors and / or manipulation units which, if necessary, are interchangeably coupled to the drone by a corresponding radial displacement in the direction of the drone.
  • the drone can be parked on a platform of the exchange station.
  • the accumulators or the at least one accumulator of the drone can be charged with electrical energy in this context and advantageously inductively via, for example, a coil embedded in the platform.
  • the charging process can be carried out automatically and simultaneously together with the exchange process.
  • the exchange station does not necessarily have to be designed as a charging station for the batteries in the drone. Because within the scope of the invention there is also the possibility of supplying the drone with the required electrical energy, for example via a cable.
  • the drone can be supplied with the required electrical energy directly via the cable. However, it is also possible for the drone's battery to be supplied with the necessary energy using the cable.
  • the cable in question can be detachable. In this case, the cable can be released, for example, using a remote control that controls the drone, so that the drone can then be detached from it
  • Cables and self-sufficient (with the help of the accumulator or several accumulators on board) can start their work.
  • a control unit in the (rotary wing) drone can communicate with a central controller.
  • the central control may in turn be present in a remote control for the (rotary wing) drone, which is required anyway. In this way, the image data and the data of the sensor can be visualized on a screen of the remote control, for example.
  • the invention enables for the first time a targeted soil scanning with regard to its surface and any depth ranges and at the same time the direct and targeted influencing of the soil quality and, if necessary, the implementation of countermeasures if impurities are detected in or on the floor. This is where the main advantages can be seen.
  • the invention is explained in more detail below on the basis of a drawing illustrating only one exemplary embodiment.
  • the single figure shows a device according to the invention, as is the subject of claim 10.
  • the respective (rotating wing) flying drone 1 is equipped in the example with a thermal imaging camera 3 in order to use it to scan the floor 2 for any abnormal heat sources or its temperature.
  • This (for abnormal heat sources) can be radioactive contaminants, for example.
  • the thermal imager 3 enables the temperature of the soil 2 to be determined, so that depending on this, the discharge of seeds can be carried out optimally, as will be described in more detail below.
  • the floor 2 can be divided into individual areas. These areas can be defined by associated GPS coordinates and / or a perimeter wire.
  • the (rotating wing) flying drone 1 is equipped with a plurality of sensors 6, 7 which, according to the exemplary embodiment, on the circumference or outside of the (rotating wing) Flight drones 1 are arranged and are held interchangeably on the drone in question, as will be explained in more detail below.
  • the sensor 6 may be a gas sensor.
  • the sensor 7 is designed as a ground radar or GPR sensor 7.
  • additional sensors are also conceivable. With the help of the two sensors 6, 7, the surface and / or a depth region of the bottom 2 is scanned.
  • the (rotary wing) flying drone 1 is equipped with at least one manipulation unit 8 in addition to the at least one sensor 6, 7 or the two sensors 6, 7 in the example.
  • the sensors 6, 7 as well as the manipulation unit 8, the thermal imaging camera 3 and also the photographic imaging camera 5 as a whole are connected to the control unit 4, which takes over all control functions and functions for data acquisition and data collection.
  • the control unit 4 in turn communicates with a central controller 9, which is shown schematically in the figure. Communication may typically be wireless.
  • the central controller 9 can be implemented in a remote control for the (rotary wing) flying drone 1, which is required anyway, but may also be attached stationary at a certain point on the floor 2.
  • the central controller 9 can be coupled to a computer network.
  • the central controller 9 may visualize the data as well as the photographic image data of the image camera 5.
  • an operator can wear data glasses, for example, as has already been described in the introduction.
  • the manipulation unit 8 is designed according to the embodiment as a controllable storage container.
  • the manipulation unit 8 or the controllable storage container can accommodate seeds and / or insects and / or liquid and / or chemicals in its interior, as has already been described in the introduction.
  • the control unit 4 With the help of the control unit 4, the targeted delivery of the aforementioned materials can now be controlled and specified by the manipulation unit 8. This happens depending on the data determined with the help of the two sensors 6, 7.
  • the gas sensor 6 detects a specific and insufficient moisture content in the soil, whereupon the
  • Control unit 4 acts on the manipulation unit 8 in such a way that it releases moisture in the form of water at the relevant location. Most of the time, however, one will work with fertilizers, for example, if a nitrogen sensor, which is not expressly shown, has previously measured a corresponding fertilizer requirement of the soil 2 on its surface.
  • the bottom 2 can be scanned with regard to possible contaminants.
  • the GPR or ground radar sensor 7 may scan the ground 2 to a certain depth range. If, for example, impurities or wastes are found below the surface of the base 2, these can be neutralized to a certain extent, for example, by applying chemicals using the manipulation unit 8 or the controllable storage container.
  • the manipulation unit 8 can also be used to deliver insects for targeted pest control, as has already been described in the introduction.
  • the manipulation unit 8 can be designed as a radiation source and in particular a laser radiation source in order to implement the targeted destruction of contaminants located in the ground 2.
  • the at least one sensor 6, 7 or the two sensors 6, 7 and also the manipulation unit 8 are interchangeably attached to the drone or (rotary wing) drone 1.
  • the two sensors 6, 7 and the manipulation unit 8 are each located on the outer circumference of a drone housing 11 and are connected to the drone housing 11 in an interchangeable manner. In this way, the sensor 6, 7 or the manipulation unit 8 can be exchanged at an additionally shown exchange station 10.
  • the drone or (rotary wing) drone 1 first flies onto a platform 12 of the exchange station 10. Coils can be embedded in the platform 12, with the aid of which batteries or at least one such battery arranged in the drone housing 11 can be inductively charged.
  • the exchange station enables a targeted exchange of individual sensors 6, 7 or the manipulation unit 8.
  • the exchange station 10 is equipped with a revolver magazine 13, which is only indicated, and which surrounds the outer circumference of the drone parked on the platform 12.
  • the revolver magazine 13 in each case accommodates further sensors or manipulation units in individual shafts, which are not expressly shown, and which are exchanged by a radial movement, for example, for the sensors 6, 7 or the manipulation unit 8 attached to the (rotating wing) drone 1. This can all happen automatically during a charging process.
  • the ground 2 to be scanned can be mapped, for example, and divided into different fields.
  • the use of a triangulation method is also possible.
  • the area to be examined is subdivided, for example, into acute-angled triangles and measured in this way. This means that the position of any contaminants in the ground can be measured precisely and, for example, compared with information on a map, or the contaminants can be mapped correctly.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Bodenabtastung mit Hilfe zumindest eines Fluggerätes, insbesondere einer (Drehflügel)-Flugdrohne (1). Das Fluggerät bzw. die (Drehflügel)-Flugdrohne (1) weist wenigstens einen Sensor (6, 7) auf. Mit Hilfe des Sensors (6, 7) wird die Oberfläche und/oder ein Tiefenbereich des Bodens (2) abgetastet. Erfindungsgemäß verfügt die (Drehflügel)-Flugdrohne (1) zusätzlich zum Sensor (6, 7) über zumindest eine Manipulationseinheit (8), welche in Abhängigkeit von mit Hilfe des Sensors (6, 7) ermittelten Daten die Bodenqualität beeinflusst.

Description

Verfahren zur Bodenabtastung mit Hilfe einer (Drehflügel)-Flugdrohne
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bodenabtastung mit Hilfe zumindest eines Fluggerätes, insbesondere einer (Drehflügel)-Flugdrohne, welche wenigstens einen Sensor aufweist, wonach die Oberfläche und/oder ein Tiefenbereich des Bodens mittels des Sensors abgetastet wird.
Bei dem Fluggerät kann es sich grundsätzlich um ein bemanntes oder auch unbemanntes Fluggerät handeln. Im Regelfall geht es im Rahmen der vorliegenden Anmeldung um unbemannte Fluggeräte und hier vorzugsweise (Drehflügel)-Flugdrohnen.
(Drehflügel)-Flugdrohnen werden im gattungsbildenden Stand der Technik nach der EP 2 612 110 B1 genutzt, um Agrarflächen zielgenau bearbeiten zu können und insbesondere für einen optimalen Düngereinsatz zu sorgen. Dazu wird die fragliche Bodenfläche mit einer solchen (Drehflügel)-Flugdrohne entlang einer geplanten Route abgeflogen. An vorbestimmten Punkten wird die Flughöhe reduziert, um Detailaufnahmen realisieren zu können. Für die Kartierung des Bodens ist ein Stickstoff-Feuchte- oder Temperatursensor im Kleinfluggerät integriert. Auf diese Weise kann unter anderem der Stickstoffgehalt ermittelt werden. Hieraus lassen sich Aussagen hinsichtlich der Pflanzendichte, Bodenfeuchte, Pflanzenfeuchte usw. ableiten.
Insgesamt hat man sich das Ziel gesetzt, mit Blick auf die begrenzte Energiekapazität einer solchen (Drehflügel)-Flugdrohne durch den meistens realisierten Akkubetrieb in vertretbarer Zeit eine große Anzahl von Informationen zu sammeln. Die Informationen bzw. entsprechende Daten des Sensors werden unmittelbar zur Steuerung von Erntemaschinen genutzt. Das kann für eine gezielte Düngung und/oder eine weitere Bodenbearbeitung herangezogen werden. Das hat sich grundsätzlich bewährt.
Im Rahmen der DE 10 2015 224 175 B3 geht es um ein System zur Bestimmung von Kornverlusten bei der mit einem Mähdrescher durchgeführten Ernte. Zu diesem Zweck ist eine Kamera zur Erfassung von Bildern von einem Ackerboden realisiert, die an einem unbemannten Fluggerät in Gestalt beispielsweise einer (Drehflügel)-Flugdrohne angeordnet ist. Das Fluggerät lässt sich so steuern, dass ein von ihm mit Hilfe eines Rotors ausgebildeter Luftstrom in Richtung der für die Erfassung von mindestens einem Bild vorgesehene Oberfläche des Ackerbodens gerichtet ist. Auf diese Weise werden auf einer Fläche des Ackerbodens liegende Verlustkörner und Bruchkörner freigelegt. Ihre Anzahl kann bestimmt werden.
Schließlich befasst sich der weitere Stand der Technik nach der DE 10 2013 004 881 A1 mit einem Verfahren zur Bodenabtastung mit Hilfe einer Flugdrohne. Dazu ist eine Lande- und Aufladestation vorgesehen. Die zu erfassenden Fläche kann dabei abgeflogen, kartographiert oder auch fotografiert werden. Mit Hilfe einer Wärmebildkamera lassen sich gesuchte und vermisste Personen auffinden.
Die WO 2017/083128 A1 befasst sich schließlich mit einer Flugdrohne für landwirtschaftliche Anwendungen die zur Bodenabtastung eingesetzt wird. Dabei kommt grundsätzlich auch ein Sensor zum Einsatz.
Der Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, wenn es darum geht, den Erdboden abzutasten und den Zustand der Oberfläche hinsichtlich verschiedener Parameter zu beschreiben und entsprechende Sensordaten zu liefern. Etwaige Rückschlüsse aus diesen Sensordaten bzw. Maßnahmen zur gezielten Beeinflussung der Bodenqualität erfordern jedoch den zusätzlichen Einsatz von beispielsweise Maschinen zum Ausbringen von Saatgut. Das setzt eine genaue Kartierung der untersuchten Oberfläche einerseits voraus und ist
andererseits aufwendig, weil ein ergänzender Maschinenpark gleichsam vorgehalten werden muss bzw. unabdingbar ist, um eine gezielte Beeinflussung der Bodenqualität herbeiführen zu können. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Verfahren so weiterzuentwickeln, dass der anlagentechnische Aufwand verringert ist und die Bodenqualität gezielt auf einfache Art und Weise beeinflusst werden kann. Außerdem soll eine entsprechend gestaltete Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Bodenabtastung mit Hilfe zumindest einer (Drehflügel)- Flugdrohne im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die betreffende Flugdrohne zusätzlich zum Sensor zumindest eine Manipulationseinheit aufweist, welche in Abhängigkeit von mit Hilfe des Sensors ermittelten Daten die Bodenqualität beeinflusst. - Bei der erfindungsgemäß eingesetzten Flugdrohne handelt es sich bevorzugt um eine (Drehflügel)-Flugdrohne. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht eingeschränkt. Das heißt, an dieser Stelle kann auch eine Flugdrohne mit starren Flügeln ein sogenannter Starrflügler alternativ zum Einsatz kommen.
Im Rahmen der Erfindung verfügt die (Drehflügel)-Flugdrohne also nicht nur über den bereits angesprochenen Sensor oder die mehreren Sensoren, mit deren Hilfe die Oberfläche des Bodens und/oder der Tiefenbereich des Bodens abgetastet wird, sondern erfindungsgemäß ist zusätzlich noch wenigstens eine Manipulationseinheit als Bestandteil der Flugdrohne vorgesehen. Mit Hilfe der Manipulationseinheit kann die Bodenqualität beeinflusst werden, und zwar in Abhängigkeit von mit Hilfe des Sensors ermittelten Daten.
Im einfachsten Fall kann hierzu die Manipulationseinheit als steuerbarer Vorratsbehälter für beispielsweise Saatgut ausgebildet sein. In diesem Fall lässt sich die Bodenqualität positiv derart beeinflussen, dass je nach den natürlichen Eigenschaften des Bodens wie beispielsweise vom Sensor festgestelltem Stickstoffgehalt des Bodens, seiner Feuchte, seiner Temperatur, seiner Oberflächentopologie oder sogar in Abhängigkeit seiner Zusammensetzung Saatgut direkt mit Hilfe der Manipulationseinheit ausgebracht werden kann. Es ist aber auch möglich, mit Hilfe der als steuerbarer Vorratsbehälter ausgelegten Manipulationseinheit gezielt Chemikalien und im beschriebenen Beispielfall Düngemittel auszubringen. Das kann ganz gezielt und je nach dem zuvor mit Hilfe des Sensors beispielhaft festgestellten Düngemittelbedarf vorgenommen und mit Hilfe der Manipulationseinheit gezielt eingestellt werden.
Im Unterschied zum Stand der Technik ist diese Vorgehensweise mit dem besonderen Vorteil verbunden, dass das Saatgut und/oder die Chemikalien bzw. das eine oder die mehreren Düngemittel im Beispielfall unmittelbar dem Boden in Abhängigkeit seiner momentanen Bodenqualität zugeführt werden. Es ist also ausdrücklich nicht erforderlich, eine zusätzliche Saatgutmaschine oder eine solche, die Düngemittel ausbringt, vorzuhalten und in eine entsprechend untersuchte Teilfläche beispielsweise einer Ackerfläche zu beordern. Das setzt nämlich zusätzlichen maschinentechnischen Aufwand voraus und ist naturgemäß mit Verzögerungen verbunden.
Demgegenüber können erfindungsgemäß beispielsweise Saatgut und/oder Düngemittel unmittelbar ausgebracht werden, wenn die Beschaffenheit des Bodens hinsichtlich beispielsweise Feuchtegehalt, Stickstoffgehalt etc. dies zulässt und erfordert. Dadurch ist ein besonders sparsamer Einsatz von Saatgut bzw. Düngemittel möglich, was bisher in dieser Konsequenz und Ausprägung im Stand der Technik nicht abgebildet werden konnte. Außerdem ist der anlagentechnische Aufwand erheblich reduziert worden.
Der abzutastende Boden lässt sich insgesamt flächenmäßig in ein oder mehrere Areale unterteilen. Dadurch können die einzelnen Areale jeweils für sich genommen abgetastet werden. In Abhängigkeit von der mit Hilfe des Sensors ermittelten Bodenqualität des jeweiligen Areals lässt sich nun die Bodenqualität wie beschrieben beeinflussen. Die flächenmäßige Einteilung des abzutastenden Bodens in die einzelnen Areale kann dabei vorteilhaft über entsprechende GPS (Global Positioning System)-Koordinaten erfolgen. Es ist aber auch schlicht und ergreifend eine mechanische Abgrenzung der einzelnen Areale dergestalt möglich und denkbar, dass diese durch jeweils einen die Areale umschließendem Begrenzungsdraht definiert werden. Der Begrenzungsdraht kann dabei von dem Fluggerät bzw. einem eigenen Sensor umfasst werden. Beispielsweise ist es denkbar, den Begrenzungsdraht mit elektrischem Strom, beispielsweise kurzen Strom, beispielsweise kurzen Stromimpulsen, zu beaufschlagen, sodass mit Hilfe des Sensors das auf diese Weise erzeugte elektromagnetische Feld ermittelt und folglich die Begrenzung des jeweiligen Areals erfasst werden kann.
Grundsätzlich kann die Manipulationseinheit als steuerbarer Vorratsbehälter auch für beispielsweise Insekten und/oder Flüssigkeit herangezogen werden. Im erstgenannten Fall lassen sich beispielsweise auf einer Agrarfläche gezielt Insekten„abwerfen“, die zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt werden können und/oder eine zurückgehende natürliche Population von Schädlingsbekämpfern unterstützen. Hierzu gehören beispielsweise sogenannte„Schlupfwespen“, mit deren Hilfe Schädlinge auf natürlichem Wege und unter Verzicht auf Pestizide bekämpft werden können. Grundsätzlich können mit Hilfe der Manipulationseinheit auch ein oder mehrere Flüssigkeiten gezielt ausgebracht werden. Hierbei mag es sich um Unkrautvernichtungsmittel, Wasser etc. handeln, welches in Abhängigkeit von mit Hilfe des Sensors ermittelten Daten zielgenau und folglich besonders sparsam ausgebracht werden können.
Dabei versteht es sich, dass beispielsweise eine größere Ackerfläche nicht nur mit Hilfe einer (Drehflügel)-Flugdrohne abgetastet werden kann, sondern an dieser Stelle auch mit einem (Drehflügel)-Flugdrohnenschwarm vorteilhaft gearbeitet werden kann. Ein solcher Flugdrohnenschwarm kann beispielsweise untereinander so koordiniert werden, dass die abzutastende Ackerfläche in jeweilige Teilflächen unterteilt wird und jede Flugdrohne nur eine einzige Teilfläche untersucht und gegebenenfalls Samen ausbringt. Es ist aber auch möglich, dass die jeweiligen (Drehflügel)-Flugdrohnen die Teilflächen überlappend abtasten bzw. bearbeiten.
Neben der zuvor bereits beschriebenen Verbesserung der Bodenqualität beispielsweise durch Einbringen von Düngemittel oder dem Ausbringen von Saatgut sieht die Erfindung nach weiterer vorteilhafter Ausgestaltung vor, dass mit Hilfe des Sensors der abgetastete Boden im Hinblick auf eventuelle Störstoffe untersucht wird. Bei diesen Störstoffen kann es sich um Pestizide und/oder Metalle und/oder radioaktive Materialien und/oder Abfälle und/oder Abwässer handeln. Das heißt, mit Hilfe des wenigstens einen Sensors wird der Boden auf die vorgenannten Störstoffe hin untersucht, wobei die angegebene Aufzählung nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen ist. Die Manipulationseinheit sorgt nun je nach ermitteltem Störstoff dafür, dass Gegenmaßnahmen durchgeführt werden.
Bei den Gegenmaßnahmen kann es sich beispielsweise um auf den Boden aufgebrachte bzw. in den Boden eingebrachte Markierungen handeln. Mit Hilfe dieser Markierungen lässt sich die Lage der Störstoffe und gegebenenfalls ihre Ausprägung vorgeben und anzeigen. Beispielsweise kann über die Farbe der Markierungen die Art des Störstoffes angezeigt werden. Dadurch lässt sich eine anschließende Bearbeitung des Bodens im Bereich der Markierungen zielgenau
durchführen. Das kann hündisch oder beispielsweise automatisch mit Hilfe von fahrbaren Robotern erfolgen.
Beispielsweise kann es sich bei dem Sensor im einfachsten Fall um einen Gassensor handeln, mit dessen Hilfe beispielsweise mit Abwässern oder Abfällen verbundene Gase oder von Abwässern bzw. Abfällen ausgehende Gase erfasst werden können. Hierunter fallen auch Faulgase. Typischerweise gehen von Abfällen bzw. Abwässern solche Faulgase aus, die sensorisch mit Hilfe eines entsprechend ausgelegten Gassensors erfasst werden können. Der Gassensor ist grundsätzlich auch in der Lage, eine beispielsweise im Boden verlegte (Gas)-Pipeline auf etwaige austretende Gase hin zu erfassen. Die Registrierung der Gase bzw. solcher Faulgase lässt folglich und unter Umständen einen Rückschluss auf beispielsweise unter der Oberfläche des Bodens vorhandene Abfälle zu. Vergleichbares gilt für Abwässer.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Sensor auch als sogenannter GPR- Sensor ausgebildet sein, also als„Ground Penetrating Radar“-Sensor. Mit Hilfe eines solchen Sensors lässt sich der Boden und insbesondere ein Tiefenbereich des Bodens zerstörungsfrei mit Hilfe hochfrequenter elektromagnetischer Wellen charakterisieren. Dazu greift ein solcher Sensor bzw. Bodenradar-Sensor auf Frequenzen zurück, die typischerweise im Megahertzbereich liegen. Dadurch lässt sich der Boden bis in Tiefenbereiche von mehreren Metern abtasten. Grundsätzlich kann auch mit höheren Frequenzen bis in den Gigahertzbereich hinein gearbeitet werden, wie man sie beispielsweise für die Minenräumung nutzt, die typischerweise nur bis zu einer Tiefe von 20 bis 30 cm im Boden ausgebracht sind.
Hierbei macht man sich insgesamt den Umstand zunutze, dass solche elektromagnetische Wellen im Untergrund, das heißt im Tiefenbereich des zu untersuchenden Bodens, hinsichtlich ihrer Ausbreitung stark von im Boden
befindlichen Strukturen abhängig sind. Diese Strukturen bewirken Reflektionen, Streuungen, Beugungen und Transmissionen der eingestrahlten Welle. In Verbindung mit Laufzeitmessungen durch beispielsweise einen Impulsbetrieb lassen sich nicht nur geologische Formationen im Boden erfassen, sondern auch Störstoffe wie Metalle, die angesprochenen radioaktiven Materialien oder andere Anomalien, die auf beispielsweise Abfälle und/oder Abwässer zurückzuführen sind.
Mit Hilfe der einen oder der mehreren Manipulationseinheiten an oder in der (Drehflügel)-Flugdrohne können nun die Gegenmaßnahmen im Hinblick auf solche Störstoffe unmittelbar und zielgenau ergriffen werden. Beispielsweise mag die Manipulationseinheit als Strahlenquelle ausgebildet sein. Hier hat sich eine Auslegung als beispielsweise Laser als günstig erwiesen, mit dessen Hilfe die zuvor bereits angesprochenen und im Boden befindlichen Minen gezielt zur Explosion gebracht werden können. Das ist auch dadurch möglich, dass die Manipulationseinheit in einem solchen Fall schlicht und ergreifend ein Geschoss abgibt, um die Mine ausschalten zu können. Daneben besteht die Möglichkeit, Abwässer durch mit Hilfe der Manipulationseinheit eingebrachte Chemikalien zu neutralisieren, beispielsweise hinsichtlich ihres PH-Wertes. Ebenso besteht die Möglichkeit, gezielt Bakterien mit Hilfe der Manipulationseinheit dem Abwasser bzw. Abfall zuzugeben, um seine Zersetzung zu fördern.
Um die (Drehflügel)-Flugdrohne an die unterschiedlichen Gegebenheiten flexibel anpassen zu können, sind der Sensor und/oder die Manipulationseinheit vorteilhaft austauschbar an der Drohne angebracht. Dadurch besteht die Möglichkeit, je nach untersuchtem Boden den einen oder die mehreren Sensoren an die tatsächlichen Gegebenheiten anzupassen. Das Gleiche gilt für die eine oder die mehreren Manipulationseinheiten. Um den Austausch besonders effizient zu realisieren, ist typischerweise eine Tauschstation für den
Sensor und/oder die Manipulationseinheit vorgesehen. Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Tauschstation zugleich als Aufladestation für einen oder mehrere Akkus in der (Drehflügel)-Drohne ausgebildet ist. Dadurch wird die fragliche (Drehflügel)-Drohne zugleich aufgeladen und an ihren neuen Einsatzzweck angepasst. Der Austausch des betreffenden Sensors bzw. der Manipulationseinheit kann dabei automatisch erfolgen, indem die Tauschstation beispielsweise mit einem Revolvermagazin ausgerüstet ist, welches die Drohne in ihrer Ruheposition auf der Tauschstation umfangseitig umgibt. Das Revolvermagazin kann dabei mit verschiedenen Sensoren und/oder Manipulationseinheiten ausgerüstet sein, die bedarfsweise an die Drohne durch eine entsprechende Radialverschiebung in Richtung auf die Drohne austauschbar mit dieser gekoppelt werden.
Dazu kann die Drohne auf einer Plattform der Tauschstation abgestellt werden. Die Akkumulatoren bzw. der zumindest eine Akkumulator der Drohne lässt sich in dem Zusammenhang und vorteilhaft induktiv über beispielsweise eine in die Plattform eingelassene Spule mit elektrischer Energie laden. Dadurch kann der Ladevorgang zusammen mit dem Tauschvorgang insgesamt automatisch und gleichzeitig vorgenommen werden.
Die Tauschstation muss nicht notwendigerweise als Aufladestation für die Akkus in der Drohne ausgebildet sein. Denn im Rahmen der Erfindung besteht auch die Möglichkeit, die Drohne beispielsweise über ein Kabel mit der erforderlichen elektrischen Energie zu versorgen. Über das Kabel kann die Drohne unmittelbar mit der erforderlichen elektrischen Energie versorgt werden. Es ist aber auch möglich, dass mit Hilfe des Kabels ein Akkumulator der Drohne mit der notwendigen Energie gespeist wird. Des Weiteren besteht die Option, das fragliche Kabel ausklinkbar auszulegen. In diesem Fall kann beispielsweise über eine die Drohne steuernde Fernbedienung das Kabel bei Bedarf ausgeklinkt werden, sodass im Anschluss hieran die Drohne losgelöst vom
Kabel und autark (mit Hilfe des an Bord befindlichen Akkumulators oder der mehreren Akkumulatoren) ihre Arbeit aufnehmen kann.
Schließlich besteht noch die weitergehende Möglichkeit, den Boden nicht nur sensorisch zu erfassen, sondern zugleich die Drohne mit einer Bildkamera auszurüsten und auf diese Weise fotografische Bilddaten der Oberfläche des untersuchten Bodens zu erzeugen. Diese Bilddaten können beispielsweise zusammen mit den Daten des Sensors oder der mehreren Sensoren visualisiert werden. Dazu kann eine Steuereinheit in der (Drehflügel)-Drohne mit einer zentralen Steuerung kommunizieren. Die zentrale Steuerung mag ihrerseits in einer ohnehin erforderlichen Fernbedienung für die (Drehflügel)-Drohne vorhanden sein. Auf diese Weise lassen sich die Bilddaten und die Daten des Sensors auf beispielsweise einem Bildschirm der Fernbedienung visualisieren.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die fraglichen Bilddaten und die Daten des Sensors mit Hilfe einer angeschlossenen VR-Brille (Virtual Reality) einem Benutzer unmittelbar anzuzeigen. Darüber hinaus sind auch andere Methoden der Visualisierung denkbar, indem die fraglichen Daten auf eine vom Benutzer getragene Datenbrille übertragen werden und dort in Brillengläsern in der Art eines Head-up-Displays wiedergegeben werden. So oder so ermöglicht die Erfindung zum ersten Mal eine gezielte Bodenabtastung hinsichtlich seiner Oberfläche und etwaiger Tiefenbereiche und zugleich die unmittelbare und gezielte Beeinflussung der Bodenqualität sowie gegebenenfalls die Realisierung von Gegenmaßnahmen, sofern im oder auf dem Boden Störstoffe erfasst werden. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie Gegenstand des Anspruches 10 ist. Tatsächlich erkennt man in der einzigen Figur eine (Drehflügel)-Drohne 1 , mit
deren Hilfe ein Boden 2 abgetastet wird. Anstelle der einen dargestellten (Drehflügel)-Drohne 1 können selbstverständlich auch mehrere solcher (Drehflügel)-Drohnen 1 realisiert werden, beispielsweise ein Drohnenschwarm. Das ist jedoch nicht dargestellt. Im Falle einer solchen Schwarmlösung sind die einzelnen (Drehflügel)-Flugdrohnen 1 datentechnisch miteinander verknüpft.
Die jeweilige (Drehflügel)-Flugdrohne 1 ist im Beispielfall mit einer Wärmebildkamera 3 ausgerüstet, um mit ihrer Hilfe den Boden 2 hinsichtlich etwaiger anomaler Wärmequellen oder auch seiner Temperatur abzutasten. Hierbei (bei abnormalen Wärmequellen) kann es sich beispielsweise um radioaktive Störstoffe handeln. Außerdem ermöglicht die Wärmebildkamera 3 die Ermittlung der Temperatur des Bodens 2, sodass in Abhängigkeit hiervon der Austrag von Saatgut optimal vorgenommen werden kann, wie dies nachfolgend noch näher beschrieben wird. Der Boden 2 lässt sich dabei in einzelne Areale flächenmäßig unterteilen. Diese Areale können durch zugehörige GPS-Koordinaten und/oder einen jeweils umschließenden Begrenzungsdraht definiert werden.
Neben der Wärmebildkamera 3 ist noch eine Steuereinheit 4 vorgesehen sowie eine Bildkamera 5. Darüber hinaus ist die (Drehflügel)-Flugdrohne 1 nach der Erfindung mit mehreren Sensoren 6, 7 ausgerüstet, die nach dem Ausführungsbeispiel am Umfang bzw. außenseitig der (Drehflügel)-Flugdrohne 1 angeordnet sind und insgesamt austauschbar an der fraglichen Drohne gehalten werden, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.
Bei dem Sensor 6 mag es sich um einen Gassensor handeln. Der Sensor 7 ist demgegenüber als Bodenradar- bzw. GPR-Sensor 7 ausgebildet. Selbstverständlich sind auch noch zusätzliche Sensoren denkbar. Mit Hilfe der beiden Sensoren 6, 7 wird die Oberfläche und/oder ein Tiefenbereich des Bodens 2 abgetastet.
Erfindungsgemäß ist die (Drehflügel)-Flugdrohne 1 zusätzlich zu dem wenigstens einen Sensor 6, 7 bzw. den beiden Sensoren 6, 7 im Beispielfall mit zumindest einer Manipulationseinheit 8 ausgerüstet. Die Sensoren 6, 7 sind ebenso wie die Manipulationseinheit 8, die Wärmebildkamera 3 und auch die fotografische Bildkamera 5 insgesamt an die Steuereinheit 4 angeschlossen, welche sämtliche Steuerungsfunktionen und Funktionen zur Datenerfassung und Datensammlung übernimmt. Die Steuereinheit 4 kommuniziert ihrerseits mit einer zentralen Steuerung 9, die schematisch in der Figur wiedergegeben ist. Die Kommunikation mag dabei typischerweise drahtlos erfolgen. Die zentrale Steuerung 9 kann dabei in einer ohnehin erforderliche Fernbedienung für die (Drehflügel)-Flugdrohne 1 realisiert sein, mag darüber hinaus aber genauso gut stationär an einem bestimmten Punkt auf dem Boden 2 angebracht sein. Außerdem kann die zentrale Steuerung 9 mit einem Rechnernetzwerk gekoppelt sein. Darüber hinaus mag über die zentrale Steuerung 9 eine Visualisierung der Daten ebenso wie der fotografischen Bilddaten der Bildkamera 5 erfolgen. Dazu kann ein Bediener beispielsweise eine Datenbrille tragen, wie dies einleitend bereits beschrieben wurde.
Die Manipulationseinheit 8 ist nach dem Ausführungsbeispiel als steuerbarer Vorratsbehälter ausgebildet. Beispielsweise kann die Manipulationseinheit 8 bzw. der steuerbare Vorratsbehälter Saatgut und/oder Insekten und/oder Flüssigkeit und/oder Chemikalien in seinem Inneren aufnehmen, wie dies einleitend bereits beschrieben wurde. Mit Hilfe der Steuereinheit 4 lässt sich nun die gezielte Abgabe der vorgenannten Materialien seitens der Manipulationseinheit 8 steuern und vorgeben. Das geschieht in Abhängigkeit von mit Hilfe der beiden Sensoren 6, 7 ermittelten Daten.
Im einfachsten Fall stellt beispielsweise der Gassensor 6 einen bestimmten und nicht ausreichenden Feuchtegehalt des Bodens fest, woraufhin die
Steuereinheit 4 die Manipulationseinheit 8 so beaufschlagt, dass diese am betreffenden Ort Feuchtigkeit in Gestalt von Wasser abgibt. Meistens wird man hier jedoch mit beispielsweise Düngemittel arbeiten, wenn ein nicht ausdrücklich dargestellter Stickstoffsensor einen entsprechenden Düngemittelbedarf des Bodens 2 an seiner Oberfläche zuvor gemessen hat.
Darüber hinaus kann mit Hilfe der beiden Sensoren 6, 7 der Boden 2 im Hinblick auf eventuelle Störstoffe abgetastet werden. Hierzu mag der GPR- bzw. Bodenradarsensor 7 den Boden 2 bis in einen bestimmten Tiefenbereich abtasten. Werden hierbei unterhalb der Oberfläche des Bodens 2 beispielsweise Störstoffe oder Abfälle festgestellt, so können diese beispielsweise durch aufgebrachte Chemikalien mit Hilfe der Manipulationseinheit 8 bzw. des steuerbaren Vorratsbehälters bis zu gewissem Grade neutralisiert werden. Grundsätzlich ist mit Hilfe der Manipulationseinheit 8 auch die Abgabe von Insekten zur gezielten Bekämpfung von Schädlingen möglich, wie dies einleitend bereits beschrieben wurde. Außerdem kann die Manipulationseinheit 8 als Strahlenquelle und insbesondere Laserstrahlenquelle ausgebildet sein, um die gezielte Zerstörung von im Boden 2 befindlichen Störstoffen umzusetzen.
Wie bereits erläutert, sind der wenigstens eine Sensor 6, 7 bzw. die beiden Sensoren 6, 7 und auch die Manipulationseinheit 8 austauschbar an der Drohne bzw. (Drehflügel)-Drohne 1 angebracht. Dazu finden sich die beiden Sensoren 6, 7 und die Manipulationseinheit 8 jeweils am Außenumfang eines Drohnengehäuses 11 und sind an das Drohnengehäuse 11 austauschbar angeschlossen. Auf diese Weise kann an einer zusätzlich dargestellten Tauschstation 10 der fragliche Sensor 6, 7 bzw. die Manipulationseinheit 8 getauscht werden.
Dazu fliegt die Drohne bzw. (Drehflügel)-Drohne 1 zunächst auf eine Plattform 12 der Tauschstation 10. In die Plattform 12 können dabei Spulen eingelassen sein, mit deren Hilfe im Drohnengehäuse 11 angeordnete Akkumulatoren oder zumindest ein solcher Akkumulator induktiv geladen werden. Zugleich ermöglicht die Tauschstation einen gezielten Austausch einzelner Sensoren 6, 7 bzw. der Manipulationseinheit 8.
Dazu ist die Tauschstation 10 mit einem lediglich angedeuteten Revolvermagazin 13 ausgerüstet, welches außenumfangseitig die auf der Plattform 12 abgestellte Drohne umgibt. Das Revolvermagazin 13 nimmt dabei in einzelnen nicht ausdrücklich dargestellten Schächten jeweils weitere Sensoren bzw. Manipulationseinheiten auf, die durch eine beispielsweise Radialbewegung gegen die an der (Drehflügel)-Drohne 1 angebrachten Sensoren 6, 7 bzw. die Manipulationseinheit 8 ausgetauscht werden. Das kann sämtlich während eines Ladevorganges automatisch geschehen. Mit Hilfe der einen oder den mehreren (Drehflügel)-Drohnen 1 lässt sich der abzutastende Boden 2 beispielsweise kartieren und in unterschiedliche Felder einteilen. Hierbei ist auch die Anwendung beispielsweise eines Triangulationsverfahrens möglich. Mit Hilfe eines solchen Triangulationsverfahrens wird die zu untersuchende Fläche beispielsweise in spitzwinklige Dreiecke unterteilt und auf diese Weise ausgemessen. Dadurch kann die Lage eventueller Störstoffe im Boden exakt vermessen und beispielsweise mit Angaben in einer Karte verglichen werden bzw. lassen sich die Störstoffe einwandfrei kartieren.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bodenabtastung mit Hilfe zumindest eines Fluggerätes, insbesondere einer (Drehflügel)-Flugdrohne (1 ), welche wenigstens einen Sensor (6, 7) aufweist, wonach die Oberfläche und/oder ein Tiefenbereich des Bodens (2) mittels des Sensors (6, 7) abgetastet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Fluggerät (1 ) zusätzlich zum Sensor (6, 7) zumindest eine Manipulationseinheit (8) aufweist, welche in Abhängigkeit von mit Hilfe des Sensors (6, 7) ermittelten Daten die Bodenqualität beeinflusst.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des
Sensors (6, 7) der Boden (2) hinsichtlich seiner natürlichen Eigenschaften wie beispielsweise seiner Feuchte, seines Stickstoffgehaltes, seiner Temperatur, seiner Oberflächentopologie und seiner Zusammensetzung untersucht wird, um mit Hilfe der Manipulationseinheit (8) direkt und/oder durch Datenübertragung an eine zusätzliche externe Manipulationseinheit seine Qualität zu beeinflussen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (2) flächenmäßig in ein oder mehrere Areale unterteilt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige
Areal durch einen Begrenzungsdraht, GPS-Koordinaten etc. begrenzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Sensors (6, 7) der Boden (2) im Hinblick auf eventuelle Störstoffe wie Pestizide und/oder Metalle und/oder radioaktive Materialien und/oder Abfälle und/oder Abwässer untersucht wird und die Manipulationseinheit (8) je nach ermitteltem Störstoff Gegenmaßnahmen durchführt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6, 7) als Gassensor (6), GPR-Sensor (7) oder Strahlungssensor einzeln oder in Kombination ausgebildet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulationseinheit (8) als steuerbarer Vorratsbehälter für beispielsweise Saatgut und/oder Insekten und/oder Flüssigkeit und/oder Chemikalien ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulationseinheit (8) als Strahlenquelle ausgebildet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6, 7) und/oder die Manipulationseinheit (8) austauschbar an der (Drehflügel)-Flugdrohne (1 ) angebracht sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tauschstation (10) für den Sensor (6, 7) und/oder die Manipulationseinheit (8) vorgesehen ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tauschstation (10) zugleich als Aufladestation für zumindest einen Akku in der (Drehflügel)-Drohne (1 ) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung zur Bodenabtastung mit Hilfe zumindest eines Fluggerätes, insbesondere einer (Drehflügel)-Flugdrohne (1 ), vorzugsweise zur
Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei zumindest ein Sensor (6, 7) an oder in dem Fluggerät (1 ) vorgesehen ist, und wobei mit Hilfe des Sensors (6, 7) die Oberfläche und/oder ein Tiefenbereich
des Bodens (2) abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluggerät (1) zusätzlich zum Sensor (6,7) zumindest eine Manipulationseinheit (8) aufweist, welche in Abhängigkeit von mit Hilfe des Sensors (6, 7) ermittelten Daten die Bodenqualität beeinflusst.
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EA202191234A EA202191234A1 (ru) 2018-11-08 2019-11-06 Способ сканирования грунта посредством летающего (винтокрылого) дрона
KR1020217017253A KR20210090215A (ko) 2018-11-08 2019-11-06 회전익 드론에 의한 지면 스캐닝 방법
EP19805148.4A EP3876693A1 (de) 2018-11-08 2019-11-06 Verfahren zur bodenabtastung mit hilfe einer (drehflügel)-flugdrohne
AU2019374445A AU2019374445A1 (en) 2018-11-08 2019-11-06 Method for scanning the ground with the aid of a (rotary-wing) drone
CA3119377A CA3119377A1 (en) 2018-11-08 2019-11-06 Method for scanning the ground with the aid of a (rotary-wing) drone

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EA (1) EA202191234A1 (de)
WO (1) WO2020094683A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112061393A (zh) * 2020-07-16 2020-12-11 浙江理工大学 一种垃圾自动分类收集空中机器人
CN113419039A (zh) * 2021-06-01 2021-09-21 徐州工程学院 一种基于无线通讯的水质监测装置
CN113960677A (zh) * 2021-10-26 2022-01-21 北京卫星环境工程研究所 一种快速判断目标体倾斜方向的方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111846237B (zh) * 2020-07-16 2021-11-16 山东舜凯隆生态农业科技有限公司 一种基于物联网智能化控制的农业喷洒机构
IT202100004001A1 (it) * 2021-02-22 2022-08-22 TALEVI Giorgio Dispositivo e procedimento per monitoraggio e gestione di un terreno agricolo
KR20230010130A (ko) 2021-07-09 2023-01-18 코닝 인코포레이티드 유리 와인딩 시스템, 유리 롤들을 형성하기 위한 시스템 및 방법
CH719874A1 (de) * 2022-07-08 2024-01-15 Chemspeed Res Ag System zur Schädlingsbekämpfung an Pflanzen.

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013004881A1 (de) 2013-03-07 2014-09-11 Daniel Dirks Lande- und (Akku-)Aufladestation - mit Kontakt oder kontaktlos - für einzelne oder mehrere im Verbund ferngesteuerte oder autonom fliegende Drohnen mit Drehflügeln (UAVs/Flugroboter/Multikopter)
US20140303814A1 (en) * 2013-03-24 2014-10-09 Bee Robotics Corporation Aerial farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
EP2612110B1 (de) 2010-08-31 2015-10-14 Lacos Computerservice GmbH Verfahren zur erfassung von agrarflächen durch abfliegen mit georeferenzierter optischer aufzeichnung
FR3022028A1 (fr) * 2014-06-10 2015-12-11 Centre Nat Etd Spatiales Dispositif d'analyse spectroscopique mobile, notamment pour analyses geologiques
DE102015224175B3 (de) 2015-12-03 2017-04-13 Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden System und Verfahren zur Bestimmung von Kornverlusten bei der mit einem Mähdrescher durchgeführten Ernte
WO2017083128A1 (en) 2015-11-10 2017-05-18 Digi-Star, Llc Agricultural drone for use in controlling the directon of tillage and applying matter to a field
US20170223947A1 (en) * 2014-08-15 2017-08-10 Monsanto Technology Llc Apparatus and methods for in-field data collection and sampling
US20170315555A1 (en) * 2015-07-30 2017-11-02 Deer & Company Uav-based sensing for worksite operations
US20180093284A1 (en) * 2016-04-06 2018-04-05 Benjamin Harris Modular sprayer system for heavy-lift unmanned aerial vehicles

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9381646B1 (en) * 2012-07-05 2016-07-05 Bernard Fryshman Insect and other small object image recognition and instant active response with enhanced application and utility
US10112715B2 (en) * 2016-04-26 2018-10-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Signaling print substances

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2612110B1 (de) 2010-08-31 2015-10-14 Lacos Computerservice GmbH Verfahren zur erfassung von agrarflächen durch abfliegen mit georeferenzierter optischer aufzeichnung
DE102013004881A1 (de) 2013-03-07 2014-09-11 Daniel Dirks Lande- und (Akku-)Aufladestation - mit Kontakt oder kontaktlos - für einzelne oder mehrere im Verbund ferngesteuerte oder autonom fliegende Drohnen mit Drehflügeln (UAVs/Flugroboter/Multikopter)
US20140303814A1 (en) * 2013-03-24 2014-10-09 Bee Robotics Corporation Aerial farm robot system for crop dusting, planting, fertilizing and other field jobs
FR3022028A1 (fr) * 2014-06-10 2015-12-11 Centre Nat Etd Spatiales Dispositif d'analyse spectroscopique mobile, notamment pour analyses geologiques
US20170223947A1 (en) * 2014-08-15 2017-08-10 Monsanto Technology Llc Apparatus and methods for in-field data collection and sampling
US20170315555A1 (en) * 2015-07-30 2017-11-02 Deer & Company Uav-based sensing for worksite operations
WO2017083128A1 (en) 2015-11-10 2017-05-18 Digi-Star, Llc Agricultural drone for use in controlling the directon of tillage and applying matter to a field
DE102015224175B3 (de) 2015-12-03 2017-04-13 Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden System und Verfahren zur Bestimmung von Kornverlusten bei der mit einem Mähdrescher durchgeführten Ernte
US20180093284A1 (en) * 2016-04-06 2018-04-05 Benjamin Harris Modular sprayer system for heavy-lift unmanned aerial vehicles

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112061393A (zh) * 2020-07-16 2020-12-11 浙江理工大学 一种垃圾自动分类收集空中机器人
CN112061393B (zh) * 2020-07-16 2021-11-30 浙江理工大学 一种垃圾自动分类收集空中机器人
CN113419039A (zh) * 2021-06-01 2021-09-21 徐州工程学院 一种基于无线通讯的水质监测装置
CN113419039B (zh) * 2021-06-01 2023-10-27 徐州工程学院 一种基于无线通讯的水质监测装置
CN113960677A (zh) * 2021-10-26 2022-01-21 北京卫星环境工程研究所 一种快速判断目标体倾斜方向的方法
CN113960677B (zh) * 2021-10-26 2023-09-15 北京卫星环境工程研究所 一种快速判断目标体倾斜方向的方法

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