CN119468808A - 便携式空中无人机屏障系统及创建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及便携式空中无人机屏障系统和用于对空中无人机创建便携式屏障的方法。便携式空中无人机屏障系统包括两个或更多个能被轻于空气的气体选择性地充气的气球、两个或更多个柔性干线、两个或更多个柔性支线以及两个或更多个连接线。每个干线具有可地面锚定的端部和相反的附接到或选择性地可附接到气球中的相应一个的端部。每个支线具有附接到或选择性地可附接到两个相邻干线中的相应一个的相对端部，以横跨在两个相邻干线之间。每个连接线具有附接到两个相邻支线中的相应一个的相对端部。
Description
本申请是申请日为2018年7月16日、申请号为201880050638.2、名称为“模块化的单人便携无人机屏障”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明总体上涉及屏障，特别涉及便携式空中无人机屏障系统和用于对空中无人机创建便携式屏障系统的方法。
背景技术
无人驾驶飞行器(UAV)或无人机是一种机上没有人类飞行员的航空器。最初被开发为由军队使用的大型、复杂的航空器，如今许多可获得的无人机(比如四轴飞行器)小得多并且便宜得多，并且被业余爱好者等广泛地用于民用目的。
一些事件提出了对于简单的、单人便携式屏障的需要，专业士兵可以在战斗条件下快速且容易地使用很少或不使用工具来构建所述屏障。
发明内容
在本发明的一个实施例中，一种飞行器屏障包括两个或更多个能被轻于空气的气体选择性地充气的气球、两个或更多个柔性干线、两个或更多个柔性支线以及两个或更多个连接线。每个干线具有可地面锚定的端部和相反的附接到或选择性地可附接到气球中的相应一个的端部。每个支线具有附接到或选择性地可附接到两个相邻干线中的相应一个的相对端部，以横跨在两个相邻干线之间。每个连接线具有附接到两个相邻支线中的相应一个的相对端部。
连接线中的一些或全部可以是柔性的。
所述屏障可以进一步包括两个或更多个柔性悬挂线，每个悬挂线具有附接到相应支线的第一端部和相对的未附接端部。所述两个或更多个柔性悬挂线可以包括具有两种或更多种不同长度的柔性悬挂线。
每个支线可以包括第一支线部分和第二支线部分。每个支线部分可以具有近侧端部和远侧端部。每个支线部分的近侧端部可以附接到或选择性地可附接到所述干线中的相应一个。每个第一支线部分的远侧端部可以附接到或选择性地可附接到第二支线部分中的相应一个的远侧端部。
在本发明的一替代实施例中，飞行器屏障包括两个或更多个柔性干线、两个或更多个柔性支线、两个或更多个连接线以及两个或更多个柔性悬挂线。每个干线具有第一可地面锚定的端部和相反的适于被支撑在地面表面上方的第二端部。每个支线具有附接到或选择性地可附接到两个相邻干线中的相应一个的相对端部，以横跨在两个相邻干线之间。每个连接线具有附接到两个相邻支线中的相应一个的相对端部。每个悬挂线具有附接到相应支线的第一端部和相对的未附接端部。连接线中的一些或全部可以是柔性的。
在本发明的另一替代实施例中，一种对飞行器创建屏障的方法包括：(a)获得如本文中描述的屏障装置；(b)将屏障装置的干线中的每个的第一端部以距每个相邻干线的期望距离锚定到地面表面；(c)以轻于空气的气体对屏障装置的气球充气，使得屏障装置向上提升到由干线的长度所确定的高度。
附图说明
现在将参考附图，其不一定按比例绘制。当结合附图阅读时将更好地理解本公开的下文详细描述。然而，应该理解的是，本公开并不局限于所示的确切配置和手段。附图中：
图1是根据本发明的实施例的单人便携无人机屏障的简化侧视图。
具体实施方式
某些术语在以下描述中被使用仅仅是为了方便，而不是进行限制。词语“下”、“底”、“上”、和“顶”表示在参照的附图中的方向。词语“向内”、“向外”、“向上”和“向下”是指相应地趋向和远离根据本公开的装置及其指定部分的几何中心的方向。除非本文中有特别说明，否则术语“一”、“一个”和“该”并不局限于一个元件，而是应该被解读为意指“至少一个”。术语包括以上指出的词语、其派生词和类似含义的词语。
本发明的实施例涉及一种包括模块化部件的单人便携无人机屏障系统，所述模块化部件易于运输至任何期望位置，以最少的工具快速组装，并经由氦气气球(或者任何其它合适的升降装置或方法)升高至期望高度。一旦被组装并升高，该系统就在空气中形成网状栅栏，以捕获和/或缠结飞入或靠近屏障的无人机。
现在参考图1，根据本发明的实施例示出了无人机屏障系统10。屏障系统10包括第一屏障组件12a和第二屏障组件12b。第一和第二屏障组件如以下所描述那样组装在一起，以形成完整的屏障系统。虽然本文中示出和描述了两个屏障组件，但是如果需要，可以以模块化的方式将超过两个的组件组装在一起(如下文进一步描述的)，以形成更宽的屏障。为了组装和布局的清楚性和便利性，每个屏障组件12a、12b可以被单独地且分别地封装。整体重量足够低，并且系统的未组装尺寸足够小，以允许系统易于单人便携(即，能够由一个人携带)。
第一屏障组件12a包括主干线16a，其在一个端部(经由连接点40a)处固定到轻于空气的物体，比如利用轻于空气的气体(比如氦气或氢气)充气的气球14a，并且在另一端部处(经由连接点42a)固定到固定装置18a，以将组件12a锚定或固定到地面(或任何其它合适的固定物体)，比如地面桩、沙袋(或其它类似的加重物体)、夹具、钩、铁锁、结扣等。主干线16a可以永久地连附到气球14a，或者可以可移除地连附到气球14a，比如经由一侧上的钩和另一侧上的环(或用于可移除的连附的任何其它合适的机构)。类似地，主干线16a可以永久地连附到固定装置18a，或者可以可移除地连附到固定装置18a，比如经由一侧上的钩和另一侧上的环(或用于可移除的连附的任何其它合适的机构)。
类似地，第二屏障组件12b包括主干线16b，其在一个端部(经由连接点40b)处连附到轻于空气的物体，比如利用轻于空气的气体(比如氦气或氢气)充气的气球14b，并且在另一端部处(经由连接点42b)连附到固定装置18b，以将组件12b锚定或固定到地面(或任何其它合适的固定物体)，比如地面桩、沙袋(或其它类似的加重物体)、夹具、钩、铁锁、结扣等。主干线16b可以永久地连附到气球14b，或者可以可移除地连附到气球14b，比如经由一侧上的钩和另一侧上的环(或用于可移除的连附的任何其它合适的机构)。类似地，主干线16b可以永久地连附到固定装置18b，或者可以可移除地连附到固定装置18b，比如经由一侧上的钩和另一侧上的环(或用于可移除的连附的任何其它合适的机构)。
气球14a、14b可以是任何合适的、坚固的、耐用的材料(比如聚脂薄膜)，其可以在各种位置和情况下被轻于空气的气体按照需要充气，并且其足够大以将每个组件12a、12b提升到每个主干线16a、16b的长度所允许的高度。在本发明的替代实施例(未示出)中，气球可以由任何合适的飞行或升降装置(比如悬浮无人机)替换。
主干线16a、16b可以由任何细长材料构成，比如线、缆、绳等，其耐用、柔性且坚固到足以承受气球的向上拉动并支撑支线和副支线(下面描述)，但又轻到足以被气球(连同下面描述的其它部件)保持在空中。该材料可以是编织的或单丝的，或提供期望强度-重量比的任何其它合适构造。主干线16a、16b可以具有任何合适的、期望的长度。在本发明的一个示例性实施例中，主干线16a、16b大约200英尺长。主干线16a、16b可以适于仅在主干线16a、16b的端部处附接到气球14a、14b和固定装置18a、18b。替代地，主干线16a、16b可以适于在沿着主干线16a、16b的长度的两个或更多个不同位置处附接到气球14a、14b和/或固定装置18a、18b。在这方面，屏障可以构造成以各种不同的高度保持在空中。
第一屏障组件12a进一步包括以间隔开的构造连附到主干线16a的左侧的一个或更多个(示出了三个)支线20a以及以间隔开的构造连附到主干线16a的右侧的一个或更多个(示出了三个)支线20a。第一屏障组件12a的左侧支线(以及下面描述的副支线)通常(但非必须)与第一屏障组件12a的右侧支线和副支线相同，并且为了简单起见未被完全示出。(如果主干线16a是屏障的最左端部，则可以省略第一屏障组件12a的左侧支线(和副支线)。)通常(但非必须)，给定屏障组件的左侧和右侧支线和副支线将是相同的。支线20a通常在靠近主干线16a的顶端部(即，靠近气球14a)处开始并以规则的间隔向低处延伸，直到它们到达主干线与固定装置18a之间的连接部之处或附近的点。每个支线20a在连接点22a处连附到主干线16a。该连接点可以如图所示与主干线成一体，或者可以用夹具或仅通过将支线捆绑到主干线来连附。每个支线20a可以永久地连附到主干线16a，或者可以可移除地连附到主干线16a，比如经由一侧上的钩和另一侧上的环(或用于可移除的连附的任何其它合适的机构，包括支线与干线的简单捆绑)。支线20a应该间隔成足够接近在一起以使无人机不太可能穿过屏障，但是足够远地分开以提供屏障的期望整体高度。在本发明的一个示例性实施例中，支线20a间隔大约18英寸。
类似地，第二屏障组件12b进一步包括以间隔开的构造连附到主干线16b的左侧的一个或更多个(示出了三个)支线20b以及以间隔开的构造连附到主干线16a的右侧的一个或更多个(示出了三个)支线20a。第二屏障组件12b的左侧支线(以及下面描述的副支线)通常(但非必须)与第二屏障组件12b的右侧支线和副支线相同，并且为了简单起见未被完全示出。(如果主干线16b是屏障的最右端部，则可以省略第二屏障组件12b的右侧支线(以及副支线)。)支线20b通常定位靠近主干线16b的顶端部(即，靠近气球14b)，并以规则的间隔向低处延伸，直到它们到达主干线与固定装置18b之间的连接部之处或附近的点。(支线应该在类似位置处连附或可连附到每个相应的主干线，使得当支线如下所述地连接时，附接到相应的相邻主干线的支线被恰当地对准。)每个支线20b在连接点22b处连附到主干线16b。该连接点可以如图所示与主干线成一体，或者可以用夹具或仅通过将支线捆绑到主干线来连附。每个支线20b可以永久地连附到主干线16b，或者可以可移除地连附到主干线16b，比如经由一侧上的钩和另一侧上的环(或用于可移除的连附的任何其它合适的机构，包括支线与干线的简单捆绑)。支线20b应该间隔成足够接近在一起以使无人机不太可能穿过屏障，但是足够远地分开以提供屏障的期望整体高度。在本发明的一个示例性实施例中，支线20b间隔大约18英寸。
支线20a、20b可以由任何细长材料构成，比如线、缆、绳等，其耐用、柔性、坚固到足以承受干线移动时的张力并支撑副支线(下面描述)并且承受无人机的冲击，但又轻到足以被气球(连同其它部件)保持在空中。该材料可以是编织的或单丝的，或提供期望强度-重量比的任何其它合适构造。支线20a、20b不需要与干线16a、16b一样坚固，因此支线20a、20b通常将比干线16a、16b更细且更轻。支线20a、20b可以具有任何合适的、期望的长度。在本发明的一个示例性实施例中，支线20a、20b大约为10英尺长。干线16a、16b的布置(即，分开的距离)基于支线20a、20b的长度(因此在这种示例性实施例中，干线16a、16b将分开大约二十英尺)。
为了组装图1中所示的无人机屏障系统10，第一组件12a的一个右侧支线20a的远侧端部在连接点24处连附到第二组件12b的对应左侧支线20b的远侧端部。从第一组件12a的右侧和第二组件12b的左侧对于每对对应支线执行远侧端部的连附。对应支线20a、20b的远侧端部可移除地连附，比如经由一侧上的钩和另一侧上的环(或用于可移除的连附的任何其它合适的机构，包括借助于简单的夹具或仅将两个远侧端部捆绑在一起)，使得包括任何期望数量的组件12a、12b的屏障系统10能按照需要容易地组装和拆卸。
可以将任何期望数量的屏障组件组装在一起。例如，第三屏障组件(未示出)可以在与第二屏障组件12b相反的一侧上连接到第一屏障组件12a。为了连接这样的第三屏障组件，第三组件的右侧支线连附到第一组件12a的对应左侧支线20a。类似地，第四屏障组件(未示出)可以在与第一屏障组件12a相反的一侧上连接到第二屏障组件12b。为了连接这样的第四屏障组件，第四组件的左侧支线连附到第二组件12b的对应右侧支线20a。许多更多的附加屏障组件可以如所描述那样连接在一起，以形成期望长度的屏障系统。对于在完整的屏障系统的相对端部上的两个屏障组件，未连附到相邻组件的支线的支线可以简单地向下悬挂。替代地，如果支线被可移除地连附到干线，则可以移除未被连附到相邻组件的支线的支线。
第一屏障组件12a可以进一步包括一个或更多个(示出了六个)完整副支线26a和/或一个或更多个部分副支线28a。每个完整副支线26a在相对端部处连附(永久地或可移除地)到相邻支线20a，并且与支线20a一起形成网格并帮助维持支线20a之间的间隔。因为完整副支线在相对端部处连附到相邻支线，所以完整副支线也可以称为“连接线”。每个部分副支线28a在一个端部处连附(永久地或可移除地)到对应支线，使得相对的端部是自由的并且部分副支线28a自由地摆动。因为部分副支线仅在一个端部处连附到对应支线，所以部分副支线也可以称为“悬挂线”。
类似地，第二屏障组件12b可以进一步包括一个或更多个(示出了六个)完整副支线26b和/或一个或更多个部分副支线28b。每个完整副支线26b在相对端部处连附(永久地或可移除地)到相邻支线20b，并且与支线20b一起形成网格并帮助维持支线20b之间的间隔。每个部分副支线28b在一个端部处连附(永久地或可移除地)到对应支线，使得相对的端部是自由的并且部分副支线28b自由地摆动。
由支线和完整副支线和主干线形成的每个网格将通常具有至少一个并且通常多于一个的定位在网格内的部分副支线。在图1中，网格中的大多数各自包括一个部分副支线，并且网格中的两个各自具有三个副支线。可以以任何合适的间隔将任何合适数量的部分副支线定位在每个网格内。附加地，如图1中所示，一个或更多个部分副支线30a、30b可以从最底部的支线向下悬挂(使得它们可能从技术上讲没有定位在网格中)。
可以想到的是，部分副支线将是重量极轻但模量高的(比如单丝)，使得它们将通过重力或通过上升气流被拉动到无人机转子中(部分副支线28a之一示出为如同被上升气流向上拉动)而缠结无人机转子。完整副支线26a、26b和部分副支线28a、28b可以由任何细长材料构成，比如线、缆、绳等，其耐用、柔性、坚固到足以承受支线移动时的张力并且承受无人机的冲击，但又轻到足以被气球(连同其它部件)保持在空中。该材料可以是编织的或单丝的，或提供期望强度-重量比的任何其它合适构造。完整副支线和部分副支线26a、26b、28a、28b不需要与支线20a、20b一样坚固，使得完整副支线和部分副支线26a、26b、28a、28b将通常比支线20a、20b更细且更轻。
在本发明的替代实施例中，完整副支线26a、26b可以由刚性或半刚性材料构成，以帮助维持支线20a、20b之间的间隔。
完整副支线26a、26b应该间隔成足够接近在一起以使无人机不太可能穿过屏障。在本发明的一个示例性实施例中，完整副支线26a、26b间隔大约18英寸。部分副支线28a、28b可以具有任何合适的、期望的长度。在本发明的一个示例性实施例中，部分副支线28a、28b大约为10英寸长。完整副支线26a、26b的长度基于支线20a、20b的间隔。部分副支线在长度上可以是全部均匀的，或者可以具有可变长度。在图1中，部分副支线中的大多数都是相同长度的，但是网格中的两个各自示出为具有三个副支线(包括部分副支线32a、32b，其足够长以到达或几乎到达下一个较低支线)。
自由摆动的部分副支线28a、28b为飞得太靠近屏障的任何无人机提供潜在的缠结。部分副支线28a、28b的自由端部可以被捕捉在无人机的上升气流中(这在图1中被示出在第一组件12a的右上部分副支线28a中)，并且有利地被缠结在无人机的转子中的一或更多个中，从而潜在地使无人机失效。
在对应支线20a、20b的远侧端部被如上所述那样连附之后，利用氦气或氢气来对气球14、14b充气。充气的气球将升高到由主干线16a、16b的长度所允许的高度，并且呈现大体直立的取向(尽管风将通常使气球14a、14b移动并且使主干线16a、16b倾斜)。连附的支线20a、20b将横跨在主干线16a、16b之间，并呈现大致水平的取向。在这个方面，主干线16a、16b的顶部部分(即，支线所附接到的部分)、支线20a、20b以及完整副支线26a、26b形成悬浮在空中期望高度处的基本直立网格，以形成对无人机的屏障，所述无人机可能直接接触主干线16a、16b、支线20a、20b和/或完整副支线26a、26b中的一个或更多个，或者可能被部分副支线28a、28b、30a、30b、32a、32b中的一个或更多个缠结。此外，风、对流或其它环境条件可以将副支线分散在更宽的区域中，从而增加无人机缠结的可能性。
在本发明的一个示例性实施例中，干线、支线和完整副支线由来自Samson RopeTechnologies公司的由Dyneema超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成的AmSteel Blue绳制成。干线为5/32”直径以及4000磅(lb)平均强度，并且支线为7/64”直径以及1600磅平均强度。部分副支线由来自Ande公司的25磅单丝钓鱼线制成。
本文所使用的术语只用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。如本文中所使用的，“一”、“一个”、“该”等单数形式旨在同样包括复数形式，除非上下文另有明确的相反指示。应进一步理解的是：术语“包含”和/或“包括”在用于本说明书时表明所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
本发明中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于结合如具体要求保护的其它要求保护的元件而执行功能的任何结构、材料或动作。本发明的描述是出于说明和描述的目的而给出的，但并不旨在穷举或使本发明局限于所公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。实施例被选择并描述以便最佳地说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域普通技术人员能够理解本发明，以便实现适于特定预期用途的具有各种修改的各种实施例。
Claims (6)
1.一种便携式空中无人机屏障系统，包括：
(a)至少两个相邻的屏障组件，每个屏障组件被分别地包装并包括
(1)柔性干线，其具有可地面锚定的端部和相反端部；
(2)至少两个柔性的第一支线，各自具有近侧端部和远侧端部，所述近侧端部以间隔开的构造与所述干线可拆卸地连接；
(3)至少两个柔性的第一连接线，其在一对间隔开的柔性第一支线之间延伸，每个柔性的第一连接线具有相反的端部，这些相反的端部以间隔开的构造分别与所述柔性的第一支线连接，以限定开放式网格；
(b)可充气的气球，其与每个屏障组件的所述干线的相反端部可拆卸地连接；以及
可拆卸的连接装置，其与相邻屏障组件的相应柔性第一支线的每个所述远侧端部分别连接，以将多个屏障组件选择性地接合在一起来形成空中无人机屏障，
该系统的整体重量和未组装尺寸被构造成允许系统易于单人便携，从而在所述至少两个屏障组件经由所述可拆卸的连接装置连接时，在每个屏障组件的所述干线被锚定到地面时，并且在所述气球被充以轻于空气的气体时，空中无人机屏障的上边缘被提升到空中，以拦截或缠结空中无人机。
2.根据权利要求1所述的便携式空中无人机屏障系统，其中，每个组件进一步包括：
(a)至少两个柔性的第二支线，各自具有与所述干线可拆卸地连接的与相应的柔性第一支线的近侧端部相反的近侧端部；和
(b)至少两个柔性的第二连接线，其在一对间隔开的柔性第二支线之间延伸，每个柔性的第二连接线具有相反的端部，这些相反的端部以间隔开的构造与所述柔性的第二支线连接。
3.根据权利要求2所述的便携式空中无人机屏障系统，进一步包括：多个柔性的悬挂线，每个柔性的悬挂线具有与相应的柔性第一支线或第二支线连接的第一端部以及相反的自由端部，所述悬挂线的所述自由端部响应于屏障附近的风和上升气流相对于所述开放式网格在三维中自由地摆动。
4.一种便携式空中无人机屏障系统，包括：
(a)至少两个相邻的屏障组件，每个屏障组件被分别地包装并包括
(1)柔性干线，其具有可地面锚定的端部和相反端部；
(2)至少两个柔性的第一支线，各自具有近侧端部和远侧端部，所述近侧端部以间隔开的构造与所述干线可拆卸地连接；
(3)至少两个柔性的第一连接线，其在一对间隔开的柔性第一支线之间延伸，每个柔性的第一连接线具有相反的端部，这些相反的端部以间隔开的构造分别与所述柔性的第一支线连接，以限定开放式网格；
(b)可充气的气球，其与每个屏障组件的所述干线的相反端部可拆卸地连接；以及
(c)可拆卸的连接装置，其与相邻屏障组件的相应柔性第一支线的每个所述远侧端部分别连接，以将多个屏障组件选择性地接合在一起来形成空中无人机屏障，从而在所述至少两个屏障组件经由所述可拆卸的连接装置连接时，在每个屏障组件的所述干线被锚定到地面时，并且在所述气球被充以轻于空气的气体时，空中无人机屏障的上边缘被提升到空中，以拦截或缠结空中无人机。
5.根据权利要求4所述的便携式空中无人机屏障系统，其中，所述柔性的悬挂线具有不同的长度。
6.一种用于创建便携式空中无人机屏障系统的方法，包括以下步骤：
(a)提供一种包括至少两个分别包装的屏障组件的系统，该系统的整体重量和尺寸允许该系统被单人便携，每个屏障组件包括
(1)柔性干线，其具有可地面锚定的端部和相反端部；
(2)至少两个柔性的第一支线，各自具有近侧端部和远侧端部，所述近侧端部以间隔开的构造与所述干线可拆卸地连接；和
(3)至少两个连接线，其在一对间隔开的柔性支线之间延伸，每个柔性的连接线具有相反的端部，这些相反的端部以间隔开的构造与所述柔性的支线连接；
(b)分别在相邻开放式网格屏障组件的相应第一支线的远侧端部处以可拆卸的连接装置将至少两个开放式网格屏障组件固定在一起；
(c)将每个开放式网格屏障组件的可地面锚定的端部锚定到地面；
(d)将可充气的气球固定到每个屏障组件的干线的相反端部；以及
(e)以轻于空气的气体对每个开放式网格屏障组件的所述气球进行充气，以提升屏障组件的上边缘来形成悬挂于空中的大致直立的网格来拦截空中无人机。
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