JP2017007636A - 展開可能空中センサアレイシステムおよび使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】展開可能空中センサアレイシステムを提供すること【解決手段】本明細書では、展開可能空中センサアレイシステムおよび使用方法を提供する。当該システムは、航空機に接続され航空機から展開されるように構成されたテザーおよび前記テザーに接続された複数の空中車両を備える。前記複数の空中車両の各々は空中車両の３次元（３Ｄ）アレイを形成するための異なるリフト特性を含む。各空中車両は、目標に関連付けられたセンサ・データを生成するように構成された検知装置を備える。当該システムはまた、前記複数の空中車両の各々から受信した前記センサ・データを処理し、前記センサ・データに基づいて前記目標の画像を生成するように構成されたコンピューティング装置を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、空中センサに関し、特に、展開可能空中センサアレイシステムおよび使用方法に関する。

少なくとも幾つかの既知の対空監視偵察システムは、テザーに接続された高所作業車を使用する。当該テザーは飛行空間を制限するので、飛び去りは発生しない。高所作業車は、目標に関連する監視または他のデータ収集のためのセンサを備えてもよい。幾つかのシステムは一般に、単一の高所作業車上に単一のセンサのみを備え、これが、収集できるデータの量を制限する。他の既知のシステムは、地上局にテザーされた複数の高所作業車を備える。かかるシステムは、その動作範囲と互いに対して高所作業車を測位する能力が限られている可能性がある。

１態様では、展開可能空中センサアレイシステムが提供される。当該システムは、航空機に接続され航空機から展開されるように構成されたテザーと当該テザーに接続された複数の空中車両とを備える。当該複数の空中車両の各々は空中車両の３次元（３Ｄ）アレイを形成するための異なるリフト特性を含む。各空中車両は、目標に関連付けられたセンサ・データを生成するように構成された検知装置を備える。当該システムはまた、当該複数の空中車両の各々から受信したセンサ・データを処理し、当該センサ・データに基づいて当該目標の画像を生成するように構成されたコンピューティング装置を備える。

別の態様では方法が提供される。当該方法はテザーを航空機から展開するステップを含む。当該テザーは当該テザーに接続された複数の空中車両を含む。当該複数の空中車両の各々は空中車両の３次元（３Ｄ）アレイを形成するための異なるリフト特性を含む。各空中車両は、目標に関連付けられたセンサ・データを生成するように構成された検知装置を備える。当該方法はまた、コンピューティング装置により、当該複数の空中車両の各々から受信された目標に関連付けられたセンサ・データを処理するステップを含む。当該センサ・データは各空中車両に接続された検知装置により生成される。当該方法はさらに、当該コンピューティング装置により、当該センサ・データに基づいて当該目標の画像を生成するステップを含む。当該方法がさらに、３Ｄレイ・トレーシング法を用いて当該目標の３Ｄ画像を生成するステップであって、当該３Ｄ画像は当該目標に対する画像カメラの各々の位置に基づいて生成されるステップを含むことが好ましい。当該方法がさらに、様々な時点に当該目標の二次元（２Ｄ）画像をキャプチャするように当該画像カメラに指示し、当該目標の高速ビデオを生成するために各２Ｄ画像がキャプチャされた時点に基づいて当該キャプチャされた２Ｄ画像をインタリーブするステップを含むことが好ましい。有利なことに、当該方法はさらに、無線周波数パルス信号を当該目標に向けて送信するように当該検知装置の各々に指示するステップと、当該検知装置の各々からの無線周波数パルス帰還信号を受信するステップと、当該受信された無線周波数パルス帰還信号を結合して、増大した方位角解像度を有する目標の３Ｄ画像を生成するステップとを含む。有利なことに、テザーを展開する方法のステップでは、テザーを展開するステップはさらに、互いに対する異なる水平および垂直リフト特性を有する複数の空中車両を含むテザーを展開して、当該複数の空中車両が、瞬時に目標の３次元ビューをキャプチャするように首尾一貫して動作するセンサの３次元アレイを確立するようにするステップを含む。当該方法はさらに、当該複数の空中車両のうち１つまたは複数を結合する複数のテザーを含むテザーネットワークを展開するステップを含むことが好ましい。有利なことに、当該方法では、各センサ装置（１１４）は画像カメラを備え、当該方法はさらに、当該複数の画像カメラを当該目標に向け、当該目標の二次元（２Ｄ）画像をキャプチャするように当該画像カメラに指示するステップを含む。当該方法がさらに、当該目標に対する当該画像カメラの各々の位置を決定するステップを含むことが好ましい。当該方法がさらに、当該目標に対する当該画像カメラの各々の位置に基づいて画像カメラごとの有効画素サイズを決定するステップと、画像カメラごとの当該有効画素サイズを用いて当該目標の超解像度画像を決定するステップとを含むことがさらに好ましい。

説明した特徴、機能、および利点を、様々な実装と独立に実現することができ、または、それらを他の実装で組み合せてもよい。それらの詳細は、以下の説明と添付図面を参照すれば理解できる。

例示的な展開可能空中センサアレイシステムのブロック図である。 対象物の画像を生成できる例示的なコンピューティング装置のブロック図である。 図１に示す空中車両の例示的な実装の図である。 例示的な展開可能センサアレイのブロック図である。 例示的な展開可能センサアレイのブロック図である。 目標の超解像度画像を生成するための図２に示すコンピューティング装置に実施できるプロセスの流れ図である。 目標の３次元（３Ｄ）画像を生成するための図２に示すコンピューティング装置に実施できるプロセスの流れ図である。 目標の高速ビデオを生成するための図２に示すコンピューティング装置に実施できるプロセスの流れ図である。 増大した方位角解像度を有する目標の３Ｄ画像を生成するための図２に示すコンピューティング装置に実施できるプロセスの流れ図である。 例示的な航空機生産およびサービス方法の流れ図である。 例示的な航空機のブロック図である。

図１は例示的な展開可能空中センサアレイシステム１００のブロック図である。例示的な実装では、システム１００は、柔軟なテザー１０６に接続された１つまたは複数の空中車両１０４を展開し牽引するように構成された航空母船１０２を備える。システム１００はまた、各空中車両１０４と通信するコンピューティング装置１０８を備える。

例示的な実装では、テザー１０６は、航空母船１０２に接続された第１の端点１１０と、航空母船１０２の背後に外延する第２の端点１１２とを備える。母船１０２は、解放されるテザーの量を保持し制御するためのテザー管理システム（図示せず）または他の安全確保手段を備える。当該テザー管理システムが、例えば、テザー１０６を引き込み、放出し、またはテザー１０６の張力／長さを調節できる、ウィンチまたは任意の他の機械的装置であってもよい。

例示的な実装では、各空中車両１０４は、対象物（図示せず）に関連付けられたセンサ・データを生成するように構成されたセンサ装置１１４を備える。センサ装置１１４は、例えば、監視画像カメラ、１つまたは複数のマイクロフォン、温度計、湿度計、気圧計、風力計、日射計、またはシステム１００が本明細書で説明するように機能できるようにする任意の他のセンサを備えてもよい。空中車両１０４によりセンサ装置１１４を介して収集されたセンサ・データはコンピューティング装置１０８にリアルタイムで送信される。当該センサ・データを、参照用にエンド・ユーザ送信するか、または、当該センサ・データを格納できるコンピュータ実行型のデータベースに送信してもよい。エンド・ユーザが、例えば、航空母船１０２、地上局（図示せず）、またはアクセスがネットワーク（例えば、インターネット）を介して提供される遠隔位置に位置してもよい。当該センサ・データ送信が無線または有線であってもよい。有線通信リンクを使用するとき、当該送信をテザー１０６に組み込んだ導線を介して実現してもよい。

例示的な実装では、コンピューティング装置１０８が、例えば、航空母船１０２、地上局（図示せず）、またはアクセスがネットワーク（例えば、インターネット）を介して提供される遠隔位置に位置してもよい。コンピューティング装置１０８は、本明細書でより詳細に説明するように、空中車両１０４からセンサ・データを受信し受信したセンサ・データを処理し、当該センサ・データに基づいて当該対象物の画像を生成するように構成される。

図２は、対象物の画像を生成できる例示的なコンピューティング装置２００のブロック図である。例示的な実装では、コンピューティング装置２００は（図１に示す）コンピューティング装置１０８と同様である。コンピューティング装置２００はバス２０２、プロセッサ２０４、主記憶２０６、読取専用メモリ（ＲＯＭ）２０８、記憶装置２１０、入力装置２１２、出力装置２１４、および通信インタフェース２１６を備えてもよい。バス２０２が、コンピューティング装置２００の構成要素間の通信を可能とする経路を備えてもよい。

プロセッサ２０４は、任意の種類の従来のプロセッサ、マイクロプロセッサ、または命令を解釈し実行する処理ロジックを備えてもよい。主記憶２０６は、情報およびプロセッサ２０４により実行するための命令を格納するランダム・アクセスメモリ（ＲＡＭ）または別の種類の動的な記憶装置を備えてもよい。ＲＯＭ２０８が、プロセッサ２０４により使用するための静的情報および命令を格納する従来のＲＯＭ装置または別の種類の静的記憶装置を備えてもよい。記憶装置２１０が、磁気および／または光学記録媒体およびその対応するドライブを備えてもよい。幾つかの実装では、記憶装置２１０は１つまたは複数の空中車両１０４から受信した風データを含む。

入力装置２１２が、視覚、音声、タッチ、ボタン押下、スタイラスペンによるタップ等を含む、コマンド、命令、または他の入力をコンピューティング装置２００がユーザから受信できるようにする従来の機構を備えてもよい。さらに、入力装置が位置情報を受信してもよい。したがって、入力装置２１２は、例えば、カメラ、マイクロフォン、１つまたは複数のボタン、マウス、および／またはタッチ・スクリーンを備えてもよい。出力装置２１４は、（タッチ・スクリーンを含む）ディスプレイおよび／またはスピーカを含む、情報をユーザに出力する従来の機構を備えてもよい。通信インタフェース２１６は、コンピューティング装置２００が他の装置および／またはシステムと通信できる任意の送受信器風の機構を備えてもよい。例えば、通信インタフェース２１６は、１つまたは複数の空中車両１０４、センサ装置１１４、および／または別のコンピューティング装置と通信するための機構を備えてもよい。

本明細書で説明するように、コンピューティング装置２００は、センサ装置１１４から受信したセンサ・データに基づく対象物の画像の生成を促進する。コンピューティング装置２００は、メモリ２０６のようなコンピュータ可読媒体に含まれるソフトウェア命令をプロセッサ２０４が実行したことに応答してこれらの動作および他の動作を実施してもよい。コンピュータ可読媒体を物理または論理メモリ装置および／または搬送波として定義してもよい。当該ソフトウェア命令を、データ記憶装置２１０のような別のコンピュータ可読媒体から、または、通信インタフェース２１６を介して別の装置からメモリ２０６に読み出してもよい。メモリ２０６に含まれたソフトウェア命令が、プロセッサ２０４に本明細書で説明したプロセスを実施させてもよい。他の実装では、ハードワイヤード回路をソフトウェア命令の代わりに、または、ソフトウェア命令との組合せで使用して、本明細書の主題と一貫したプロセスを実装してもよい。したがって、本明細書で開示した主題の原理と一貫する実装は、ハードウェア回路およびソフトウェアのどの特定の組合せにも限定されない。

図３は（図１に示す）空中車両１０４の例示的な実装の例示である。例示的な実装では、空中車両１０４は無人高所作業車（ＵＡＶ）である。しかし、空中車両１０４が、システム１００が本明細書で説明するように機能できるようにする任意の種類の空中センサ車両であってもよい。空中車両１０４は、突出部分３００、本体部分３０２、尾部３０４、および本体部分に接続された３０２翼３０６を備える。センサ装置１１４は、空中車両１０４の底部３０８に接続され、センサ装置１１４に当該対象物に対する非妨害の視線を提供する。

例示的な実装では、翼３０６および／または尾部３０４の各々は、空中車両１０４の垂直リフトの調節を容易にするエレベータ３１０を備える。例えば、エレベータ３１０を水平に配置することで、空中車両１０４は、母船１０２の実質的にすぐ背後を飛行する。水平軸に関して下方のバイアス式エレベータ３１０は空中車両１０４のリフトを生み出し、空中車両１０４を母船１０２より高い高度で飛行させる。水平軸に関して上方のバイアス式エレベータ３１０は空中車両１０４に対して下方の力を生成し、空中車両１０４を母船１０２より低い高度で飛行させる。複数の空中車両１０４のエレベータ３１０の角度を、センサ装置１１４が当該対象物に対する可変の目線からセンサ・データを収集できるように、水平軸に対して異なる角度に偏向してもよい。

例示的な実装では、尾部３０４は、空中車両１０４の水平リフトの調節を容易にする舵３１２を備える。例えば、飛行方向に対して空中車両１０４のすぐ背後にあるバイアス式舵３１２は、空中車両１０４に母船１０２の実質的にすぐ背後を飛行させる。母船１０２の方を見る空中車両１０４の視点からは、垂直軸に対して左に向かうバイアス式舵３１２は、母船１０２の右に空中車両１０４を飛行させるリフトを生成する。あるいは、垂直軸に対して右に向かうバイアス式舵３１２は、空中車両１０４に母船１０２の左へ飛行させるリフトを生成する。複数の空中車両１０４のエレベータ３１０の角度を垂直軸に対して異なる角度に偏向して、当該対象物の変化する視点を提供してもよい。

代替的な実装では、空中車両１０４は、空中車両１０４の飛行を制御するための推進力を提供するように構成された推進システム（図示せず）を備える。当該推進システムが、空中車両に推進力を提供するための当業界で公知の任意の種類の推進システムであってもよい。

図４は例示的な展開可能センサアレイ４００のブロック図である。例示的な実装では、各空中車両１０４は、母船１０２および互いに対する空中車両１０４の位置が既知であるように、異なるリフト特性を有するように設計される。例えば、異なるリフト特性は、少なくとも第１の空中車両４０２および第２の空中車両４０４をそれぞれ母船１０２の左および右に滑走させる、第１の空中車両４０２および第２の空中車両４０４に関する不均衡翼を含む。異なるリフト特性は、少なくとも第３の空中車両４０６および第４の空中車両４０８をそれぞれ航空機の上部および下部を滑走させる、少なくとも第３の空中車両４０６および第４の空中車両４０８に関する正のリフト・プロフィールおよび負のリフト・プロフィールをさらに含む。当該異なるリフト特性により、複数の空中車両１０４は、瞬時に目標の３次元ビューをキャプチャするように首尾一貫して動作するセンサの３次元アレイを確立する。

図５は例示的な展開可能センサアレイ５００のブロック図である。例示的な実装では、アレイ５００は第１のテザー５０４に接続された第１の空中車両５０２を含む。第１の空中車両５０２には、第２のテザー５０６、第３のテザー５０８、第４のテザー５１０、および第５のテザー５１２が接続される。第２の空中車両５１４および第３の空中車両５１６は第２のテザー５０６に接続される。第４の空中車両５１８および第５の空中車両５２０は第３のテザー５０８に接続される。第６の空中車両５２２および第７の空中車両５２４は第４のテザー５１０に接続される。第８の空中車両５２６および第９の空中車両５２８は第５のテザー５１２に接続される。第２のテザー５０６、第３のテザー５０８、第４のテザー５１０、および第５のテザー５１２は収束し、第１０の空中車両５３０に接続される。点線は、空中車両１０４が３Ｄ構成であることを示すために提供されたにすぎない。第２の空中車両５１４および第３の空中車両５１６は、母船１０２の上方および右を滑走するように構成される。第４の空中車両５１８および第５の空中車両５２０は、母船１０２の上方および左を滑走するように構成される。第６の空中車両５２２および第７の空中車両５２４は、母船１０２の下方および右を滑走するように構成される。第８の空中車両５２６および第９の空中車両５２８は、母船１０２の下方および左を滑走するように構成される。あるいは、空中車両１０４を、展開可能センサアレイシステム１００が本明細書で説明するように機能できるようにする任意の構成で配置してもよい。

図６は、目標の超解像度画像を生成するために（図２に示す）コンピューティング装置２００により実施できるプロセス６００の流れ図である。最初に、コンピューティング装置２００のプロセッサ２０４は複数のセンサ装置１１４を当該目標に向ける（６０２）。当該目標を、コンピューティング装置２００により選択するか、または、ユーザによりコンピューティング装置２００に入力してもよい。プロセッサ２０４は次いで、当該目標の二次元（２Ｄ）画像をキャプチャするようにセンサ装置１１４に指示する（６０４）。各センサ装置１１４は当該２Ｄ画像をコンピューティング装置２００にセンサ・データとして送信する。コンピューティング装置２００の通信インタフェース２１６は当該センサ・データをセンサ装置１１４から受信する（６０６）。

例示的な実装では、コンピューティング装置２００は当該目標に対する各センサ装置１１４の位置を決定する（６０８）。母船１０２に対する各センサ装置１１４の位置が既知であるので、全地球測位システムまたは他の位置測定装置を用いて、当該目標に対する母船１０２の位置を決定することができる。ジオメトリを用いて、当該目標に対する各センサ装置１１４の位置を次いで決定してもよい。

コンピューティング装置２００は次いで、当該目標に対する各センサ装置１１４の位置に基づいてセンサ装置１１４ごとの有効画素サイズを決定する（６１０）。最後に、コンピューティング装置２００は、センサ装置１１４ごとの決定された有効画素サイズを用いて当該目標の超解像度画像を生成する（６１２）。

図７は、目標の３次元（３Ｄ）画像を生成するために（図２に示す）コンピューティング装置２００により実施できるプロセス７００の流れ図である。最初に、コンピューティング装置２００のプロセッサ２０４は複数のセンサ装置１１４を当該目標に向ける（７０２）。当該目標を、コンピューティング装置２００により選択してもよく、または、ユーザによりコンピューティング装置２００に入力してもよい。プロセッサ２０４は次いで、当該目標の二次元（２Ｄ）画像をキャプチャするようにセンサ装置１１４に指示する（７０４）。各センサ装置１１４は当該２Ｄ画像をコンピューティング装置２００にセンサ・データとして送信する。コンピューティング装置２００の通信インタフェース２１６は当該センサ・データをセンサ装置１１４から受信する（７０６）。

例示的な実装では、コンピューティング装置２００は当該目標に対する各センサ装置１１４の位置を決定する（７０８）。母船１０２に対する各センサ装置１１４の位置が既知であるので、地球測位システムまたは他の位置測定装置を用いて、当該目標に対する母船１０２の位置を決定することができる。ジオメトリを用いて、当該目標に対する各センサ装置１１４の位置を次いで決定してもよい。

例示的な実装では、コンピューティング装置２００は３Ｄレイ・トレーシング法を用いて当該目標の３Ｄ画像を生成する（７１０）。当該３Ｄ画像は、当該目標に対する各センサ装置１１４の位置に基づいて生成される。

図８は、目標の高速ビデオを生成するための（図２に示す）コンピューティング装置２００により実施できるプロセス８００の流れ図である。最初に、コンピューティング装置２００のプロセッサ２０４は複数のセンサ装置１１４を当該目標に向ける（８０２）。当該目標を、コンピューティング装置２００により選択するか、または、ユーザによりコンピューティング装置２００に入力してもよい。プロセッサ２０４は次いで、様々な時点に当該目標の二次元（２Ｄ）画像をキャプチャするようにセンサ装置１１４に指示する（８０４）。当該様々な時点を、ユーザにより指定するか、または、コンピューティング装置２００に予めプログラムしてもよい。各センサ装置１１４は当該２Ｄ画像をコンピューティング装置２００にセンサ・データとして送信する。コンピューティング装置２００の通信インタフェース２１６は当該センサ・データをセンサ装置１１４から受信する（８０６）。コンピューティング装置２００は次いで、当該目標の高速ビデオを生成するために各２Ｄ画像がキャプチャされた時点に基づいて当該キャプチャされた２Ｄ画像をインタリーブする（８０８）。

図９は、増大した方位角解像度を有する目標の３Ｄ画像を生成するための（図２に示す）コンピューティング装置２００により実施できるプロセス９００の流れ図である。最初に、コンピューティング装置２００のプロセッサ２０４は、母船１０２またはセンサ装置１１４上の送信器３１４（図１および３に示す）に、無線周波数（ＲＦ）パルス信号を当該目標に送信するように指示する（９０２）。例示的な実装では、センサ装置１１４は無線受信器を備える。各センサ装置１１４がＲＦパルス帰還信号を受信する。当該信号はコンピューティング装置２００に送信される。コンピューティング装置２００の通信装置２１６は無線周波数パルス帰還信号を各センサ装置１１４から受信する（９０４）。コンピューティング装置２００は次いで、当該受信された無線周波数パルス帰還信号を結合して、増大した方位角解像度を有する目標の３Ｄ画像を生成する（９０６）。

当該ＲＦパルスは、ＲＦパルス送信器３１４から任意の反射物へ、次に、当該反射物から特定のセンサ装置１１４への経路長によって決まる時間量の後、特定のセンサ装置１１４により検出される。送信器３１４から特定のセンサ装置１１４への同じ総経路長を有する場所全てからの応答は同時刻に到着する。センサ装置１１４は当該シーンに対して移動しているので、ドップラシフトが、当該信号の成分がそこから返されている方位角を示す。特定のセンサ装置１１４により検出された応答の強度は、応答の頻度と時間の関数として、二次元レーダ画像を構築するためのデータを提供する。別のセンサ装置１１４は、異なるドップラシフトを有する送信器３１４から受信器までの経路長が等しい１組の異なる位置を有する。これらの組合せにより、ドップラ効果または他の既知の方法により提供されるものよりも高い方位および範囲の解像度が得られる。センサ装置１１４も異なる高度（仰角）にあるとき、コンピューティング装置２００はレーダを介して完全な３Ｄ画像を生成することができる。レーダを介した３Ｄ画像と結合された応答信号を使用して、入ってくる電波長の信号のベクトルを決定してもよい。対象物の強度応答は反射の方向とともに変化し、したがって、異なる方向の検出器を使用してシーン内の対象物のより良い識別を調整し生成してもよい。

図１０は、例示的な航空機生産およびサービス方法の流れ図である。図１１は例示的な航空機のブロック図である。本発明の実装を、航空機製造およびサービス方法１０００（図１０に示す）の状況で、および、航空機１００２（図１１に示す）を介して、説明することができる。先行量産中に、航空機１００２の仕様および設計データを製造プロセス中に使用してもよく（１００４）、機体に関連付けられた他の材料を調達してもよい（１００６）。生産中に、航空機１００２の構成要素およびサブアセンブリの製造（１００８）およびシステム統合（１０１０）が、航空機１００２がその認可および納入プロセス（１０１２）に入る前に行われる。機体の認可の充足と完了に成功すると、航空機１００２を運行することができる（１０１４）。顧客によるサービスにおいて、航空機１００２は、例えば任意の修正、再構成、および／または改修を含む、定期的な、ルーチンの、計画された保守およびサービス１０１６に関してスケジュールされる。

航空機製造および／またはサービスに関連付けられた各部分およびプロセス（１０００）を、システムインテグレータ、サード・パーティ、および／またはオペレータ（例えば、顧客）により実施または完了してもよい。この説明のため、システムインテグレータには、限定ではなく、任意数の航空機業者および主要なシステム外注業者を含めてもよく、サード・パーティには、限定ではなく、任意数のベンダ、外注業者、および供給者を含めてもよく、運営者が航空会社、リース会社、軍事企業、サービス組織等であってもよい。

図１１に示すように、方法１０００を介して生産される航空機１００２が、複数のシステム１０２０および内部１０２２を有する機体１０１８を備えてもよい。システム１０２０の高レベルな例には、推進システム１０２４、電気システム１０２６、油圧システム１０２８、および／または環境システム１０３０のうち１つまたは複数が含まれる。任意数の他のシステムを含めてもよい。航空機の例を示したが、本発明の原理を自動車業界のような非航空業界に適用してもよい。

本明細書で具現化したシステムおよび方法を、方法１０００の段階のうち任意の１つまたは複数において使用してもよい。例えば、構成要素の生産プロセスに対応する構成要素またはサブアセンブリ（１００８）を、航空機１００２が運航中に製造された構成要素またはサブアセンブリと同様に組み立て、または、製造してもよい。また、１つまたは複数のシステムの実装、方法の実装、またはそれらの組合せを、生産段階１００８および１０１０中に、例えば、航空機１００２の部品の組立を大幅に促進および／または当該部品を削減することによって、利用してもよい。同様に、システムの実装、方法の実装、またはそれらの組合せのうち１つまたは複数を、航空機１００２が運航中または保守中に、例えば、計画された保守サービス１０１６中に、利用してもよい。

本明細書で説明した方法とシステムは、目標に関連するより詳細かつ正確なデータをユーザに提供できるという技術的効果をもたらす。本明細書で説明した方法およびシステムの例示的な技術的効果は、（ａ）航空機からテザーを展開するステップであって、当該テザーは当該テザーに接続された複数の空中車両を含み、当該複数の空中車両の各々は空中車両の３次元（３Ｄ）アレイを形成するための異なるリフト特性を有し、各空中車両は、目標に関連付けられたセンサ・データを生成するように構成された検知装置を備える、ステップと、（ｂ）コンピューティング装置により、当該複数の空中車両の各々から受信された目標に関連付けられたセンサ・データを処理するステップであって、当該センサ・データは各空中車両に接続された検知装置により生成されるステップと、（ｃ）当該コンピューティング装置により、当該センサ・データに基づいて当該目標の画像を生成するステップとのうち少なくとも１つを含む。

本明細書で説明する実装は、目標の画像を生成するための展開可能センサアレイシステムを提供する。当該アレイは、複数の空中車両が３Ｄアレイを形成するように、異なるリフト特性を有する複数の空中車両を備える。各空中車両は、当該目標に関連するセンサ・データを収集するためのセンサ装置を備える。当該センサ装置は３Ｄアレイに形成されるので、当該センサ・データを複数の種類の画像に形成してもよい。さらに、当該センサアレイシステムを単一の母船から起動し復元してもよい。

情報および信号を、多種多様な技術および技法のうち任意のものを用いて表してもよい（例えば、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチャープを電圧、電流、電磁気波、磁界または磁性粒子、光学場または光学粒子、またはそれらの任意の組合せにより表してもよい）ことは当業者により理解される。同様に、本明細書で説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップを、アプリケーションおよび機能に応じて、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実装してもよい。さらに、本明細書で説明した様々な論理ブロック、モジュール、および回路を、汎用目的プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、状態機械またはコンピューティング装置の組合せ）、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）、特殊用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）または他のプログラム可能ロジック装置、離散ゲートもしくはトランジスタ・ロジック、離散ハードウェア構成要素、または本明細書で説明した機能を実施するように設計されたその任意の組合せで実装または実施してもよい。同様に、本明細書で説明した方法またはプロセスのステップを、直接ハードウェアで、プロセッサで実行されるソフトウェアモジュールで、またはそれらの２つの組合せで具体化してもよい。ソフトウェアモジュールが、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハード・ディスク、取外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当業界で公知な他の任意の形態の記憶媒体に存在しうる。本開示の好適な実装を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲で説明した本発明の範囲から逸脱しない様々な修正を本発明に行ってもよいことは当業者には理解される。

本明細書で説明したようなコントローラ、コンピューティング装置、またはコンピュータは、オンボードおよびオフボードのＢＰＬを含み、少なくとも１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニットおよびシステムメモリを備えてもよい。当該コントローラは一般に少なくとも何らかの形態のコンピュータ可読媒体も備える。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体はコンピュータ記憶媒体および通信媒体を備えてもよい。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータのような情報の記憶を可能とする任意の方法または技術で実装された揮発性および不揮発性、取外し可能および不取外し可能媒体を含んでもよい。通信媒体は、一般に、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータを搬送波または他の伝送機構のような変調データ信号で具現化し、任意の情報配送媒体を含む。当業者は変調データ信号に精通している。当該変調データ信号は、その特性集合のうち１つまたは複数を有し、または、当該信号内の上方を符号化するように変更される。上述の任意の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。

以上の説明では、ベストモードを含む様々な実装を開示するための例を用いて、任意の装置またはシステムを生成し使用することおよび任意の組み込まれた方法を実施することを含めて、これらの実装を当業者が実施できるようにした。特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定義され、当業者が想到する他の例を含みうる。かかる他の例は、それらが諸請求項の文言と異ならない構造的要素を有する場合、または、それらが諸請求項の文言と僅かな差異しかない均等な構造的要素を含む場合に、諸請求項の範囲内にある。

１０２ コンピューティング装置
２０２ プロセッサ
２０４ メモリ装置
２０６ 通信装置
２０８ ユーザ・インタフェース
２１０ ディスプレイ
１００２ 航空機
１００４ 仕様および設計
１００６ 材料調達
１００８ 構成要素およびサブアセンブリの製造
１０１０ システム統合
１０１２ 認可および納入
１０１４ 運行
１０１６ 保守およびサービス
１０１８ 機体
１０２０ システム
１０２２ 室内
１０２４ 推進
１０２６ 電気
１０２８ 油圧
１０３０ 環境

Claims (10)

1. 航空機（１０２）に接続され航空機（１０２）から展開されるように構成されたテザー（１０６）と、
   前記テザーに接続された複数の空中車両（１０４）であって、前記複数の空中車両（１０４）の各々は、空中車両（１０４）の３次元（３Ｄ）アレイを形成するための異なるリフト特性を有し、各空中車両は、目標に関連付けられたセンサ・データを生成するように構成されたセンサ装置（１１４）を備える、複数の空中車両（１０４）と、
   前記複数の空中車両（１０４）の各々から受信した前記センサ・データを処理し、
   前記センサ・データに基づいて前記目標の画像を生成する
   ように構成されたコンピューティング装置（２００）と、
   を備える、展開可能空中センサアレイシステム。
2. 前記テザー（１０６）は、前記複数の空中車両（１０４）の１つまたは複数を結合する複数のテザーを有するテザーネットワークを含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記異なるリフト特性は、前記複数の空中車両（４０２、４０４、４０６、４０８）が瞬時に目標の３次元ビューをキャプチャするように首尾一貫して動作するセンサ（１１４）の３次元アレイを確立するように、前記第１のおよび第２の空中車両（４０２、４０４）をそれぞれ前記航空機（１０２）の左と右に滑走させる少なくとも第１のおよび第２の空中車両（４０２、４０４）上の不均衡翼（３０６）を含み、前記第３のおよび第４の空中車両（４０６、４０８）をそれぞれ前記航空機（１０２）の上方および下方に滑走させる少なくとも第３のおよび第４の空中車両（４０６、４０８）上の正のリフト・プロフィールおよび負のリフト・プロフィールをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
4. 各センサ装置（１１４）は画像カメラを備え、前記コンピューティング装置（２００）はさらに、
   前記複数の画像カメラを前記目標に向け、
   前記目標の二次元（２Ｄ）画像をキャプチャするように前記画像カメラに指示する
   ように構成された、請求項３に記載のシステム。
5. 前記コンピューティング装置（２００）はさらに、前記目標に対する前記画像カメラの各々の位置を決定するように構成された、請求項４に記載のシステム。
6. 前記コンピューティング装置（２００）はさらに、
   画像カメラごとの有効画素サイズを前記目標に対する前記画像カメラの各々の位置に基づいて決定し、
   画像カメラごとの前記有効画素サイズを用いて前記目標の超解像度画像を生成する
   ように構成された、請求項５に記載のシステム。
7. 前記コンピューティング装置（２００）はさらに、３Ｄレイ・トレーシング法を用いて前記目標の３Ｄ画像を生成するように構成され、前記３Ｄ画像は、前記目標に対する前記画像カメラの各々の位置に基づいて生成される、請求項５に記載のシステム。
8. 前記コンピューティング装置（２００）はさらに、
   前記目標の二次元（２Ｄ）画像をキャプチャするように、様々な時点に前記画像カメラに指示し、
   前記目標の高速ビデオを生成するために各２Ｄ画像がキャプチャされた時点に基づいて、前記キャプチャされた２Ｄ画像をインタリーブする
   ように構成された、請求項４に記載のシステム。
9. 前記コンピューティング装置（２００）はさらに、
   無線周波数パルス信号を前記目標に向けて送信するように前記センサ装置（１１４）の各々に指示し、
   前記センサ装置（１１４）の各々からの無線周波数パルス帰還信号を受信し、
   前記受信された無線周波数パルス帰還信号を結合して、方位および範囲の解像度が増加した前記目標の画像を生成する
   ように構成された、請求項１に記載のシステム。
10. 航空機（１０２）からテザー（１０６）を展開するステップであって、前記テザー（１０６）は、前記テザー（１０６）に接続された複数の空中車両（１０４）を含み、前記複数の空中車両（１０４）の各々は、空中車両（１０４）の３次元（３Ｄ）アレイを形成するための異なるリフト特性を有し、各空中車両（１０４）は、目標に関連付けられたセンサ・データを生成するように構成された検知装置（１１４）を含む、ステップと、
    コンピューティング装置（２００）によって、前記複数の空中車両（１０４）の各々から受信された目標に関連付けられたセンサ・データを処理するステップであって、前記センサ・データは各空中車両（１０４）に接続された検知装置（１１４）により生成される、ステップと、
    前記コンピューティング装置（２００）により、前記センサ・データに基づいて前記目標の画像を生成するステップと、
    を含む、方法。

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