JP7049101B2 - ビークルが追うターゲットに隣接したフライトパターンを確立するシステム及び方法 - Google Patents

ビークルが追うターゲットに隣接したフライトパターンを確立するシステム及び方法 Download PDF

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Description

本開示は概して、ビークルが追うターゲットに隣接したフライトパターンを確立するシステム及び方法に関し、より具体的には、例えば、航空機のスタンドオフフライトパターンを決定する方法に関する。
航空機（ＡＶ）の誘導、ナビゲーション、及び制御（ＧＮＣ）システムは、ＡＶの航空電子機器及び関連の地上サポートシステムを含む。ＡＶの誘導は多くの場合、ＡＶのペイロードに対応する要因、及びＡＶの作業を収集する全ての情報によって制御される。ある作業においては、ＡＶがターゲットに対してスタンドオフパターン又は他のパターンを維持することが有益でありうる。これは、ペイロードの画像品質に対応するため、例えばＡＶ上のカメラが所望の視点から高品質画像を取り込むことができるようにするためでありうる。
誘導及びナビゲーションアルゴリズムにおける不確実性及び潜在的障害により、パターンにおいてＡＶの位置を維持することに問題が生じうる。加えて、ターゲットの位置及び速度（又はＡＶに対する相対位置及び速度）を決定する方法は、ＡＶの位置情報に基づいているため、正確な位置情報が必要でありうる。
ターゲットが常にＡＶの視野内に居続けるようにＡＶが進むパターンを決定するには、ターゲットの位置及び速度のリアルタイムのデータと、ＡＶの位置及び速度を正確に知ることが必要である。固定翼航空機、又は空中に浮かぶあるいは位置を保持することができない、又はそれらにおいて無能である全てのビークルの既存のスタンドオフパターンは多くの場合、プリセットパラメータが原因で、変化する状況に適合することが困難であり、ターゲットがペイロードカバレージに暴露される量を変更することが難しい可能性がある。必要なのは、ＡＶがターゲットを追う、予測可能で一貫したパターンであり、ターゲットの位置が更新されるとこれも更新されうる。
一例では、航空機が追うターゲットに隣接したフライトパターンを確立する方法が記載されている。本方法は、ターゲットまでのスタンドオフ距離を決定することを含み、スタンドオフ距離は、フライトパターンに沿ったある点におけるターゲットからの距離を示す。本方法はまた、スタンドオフ距離に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することも含む。
別の例では、一又は複数のプロセッサを有するシステムによって実行されたときに、航空機が追うターゲットに隣接したフライトパターンを確立する機能をシステムに実施させる命令が記憶された、非一過性コンピュータ可読記憶媒体が記載されている。機能は、ターゲットまでのスタンドオフ距離を決定することを含み、スタンドオフ距離は、フライトパターンに沿ったある点におけるターゲットからの距離を示す。機能はまた、スタンドオフ距離に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することも含む。
更に別の例では、コンピュータ装置が記載されている。コンピュータ装置は、ターゲットまでのスタンドオフ距離を受信するための通信インターフェースを備え、スタンドオフ距離は、航空機が追うターゲットに隣接したフライトパターンに沿ったある点におけるターゲットからの距離を示す。コンピュータ装置はまた、スタンドオフ距離に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成するために、データ記憶装置に記憶された命令を実行するための一または複数のプロセッサも備える。
前述の特徴、機能及び利点は、様々な実施形態において個別に実現可能であるか、又は、以下の説明及び図面を参照して更なる詳細が理解されうる、更に別の実施形態において組み合わされうる。
例示的な実施形態の特性と考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示の実施形態、好ましい使用モード、更なる目的、及びそれらの説明は、添付図面を参照しつつ、本開示の例示の実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるであろう。
例示の実施形態による、システムのブロック図である。 例示の実施形態による、複数のビークルを含む例示のシステムを示す図である。 例示の実施形態による、ｘ－ｙ座標系に沿って進む一又は複数のビークルの例示のフライトパターンを示す図である。 例示の実施形態による、フライトパターンの例示の決定を示す図である。 例示の実施形態による、フライトパターンに向かう及びそれに沿った一または複数のビークルの例示の進入経路を示す図である。 例示の実施形態による、非飛行ゾーンを有するフライトパターンに向かう及びそれに沿った一または複数のビークルの例示の進入経路を示す図である。 例示の実施形態による、非飛行ゾーンを有するフライトパターンに向かう及びそれに沿った一または複数のビークルの別の例示の進入経路を示す図である。 例示の実施形態による、フライトパターンの例示のＧＮＣシーケンスの例示のフロー図である。 例示の実施形態による、フライトパターンに関連付けられた力学及びペイロードの限界を示す例示のフロー図である。 例示の実施形態による、フライトパターンの最適化の例示のフロー図である。 例示の実施形態による、一または複数の航空機が追うターゲットに隣接したフライトパターンを確立する例示的な方法を示すフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。 例示の実施形態による、図１１に示す方法とともに使用される別の例示的な方法のフロー図である。
これより、添付図面を参照して開示の実施形態について更に詳細に説明するが、添付図面には、開示されるすべての実施形態が示されているわけではない。実際には、幾つかの異なる実施形態が説明される場合があり、これらの実施形態は、本明細書で明示されている実施形態に限定されると解釈するべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示内容が包括的で完全であるように、且つ本開示の範囲が当業者に十分に伝わるように説明されている。
ターゲット又はターゲットの位置の情報収集、又はランドマークの観測（すなわち、ランドマークに対するビークルの相対位置等のナビゲーション情報を収集するため）は、ターゲット又はランドマークに近接して観測操縦を実施しているビークルによって実行されうる。ターゲットの暴露及び画像品質は、情報の質に影響を与えうる。したがって、ペイロード及び情報収集作業に対応するようにビークルを誘導することが望ましい。幾つかの作業においては、ビークルがスタンドオフパターンを維持することが有益である。これは例えば、ペイロードの画像品質に対応するためであってよい。スタンドオフとは、ビークルがターゲットやランドマークの上を飛行しない、又はそれらの周りを旋回しないという意味を含む。例には、ビークルのノイズシグネチャを削減する、あるいは生物学的感知を可能にするためにターゲットの風下に居続ける、より良い画像露出のためにターゲットに対して太陽側に居続ける、及びほこりっぽい又はくすんだ環境においてターゲットの風上に居続けることを含む。
以下に説明する例において、多様な検討事項に基づいた、ターゲットに近接して操縦するための多数のフライトパターンを説明する。
ここで、例示の実施形態によるシステム１００のブロック図を示す図１を参照する。システム１００には、コンピュータ装置１０４と通信する一または複数のビークル１０２を含む。
一または複数のビークル１０２は、自律型ビークルを含んでいてよく、幾つかある可能性の中でも特に、有翼航空機、無人航空機（ＵＡＶ）、ドローン、回転翼航空機、マルチコプター、自律駆動ビークル、陸上ビークル、水上ビークル、潜水ビークルを含む航空機を含む多数の異なる種類のビークルの形態を取りうる。
一または複数のビークルは、一または複数のネットワーク又は例えばコンピュータ装置１０４等の一または複数の遠隔装置への短距離通信及び長距離通信の両方を可能にする、無線インターフェース及び／又は一または複数の有線インターフェースであってよい通信インターフェース１０６を含む。上記無線インターフェースは、例えばブルートゥース、ＷｉＦｉ（例：電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１プロトコル）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、移動体通信、ＷｉＭＡＸ（例：ＩＥＥＥ８０２．１６基準）、無線自動識別（ＲＦＩＤ）プロトコル、近距離無線通信（ＮＦＣ）、及び／又は他の無線通信プロトコル等の一または複数の無線通信プロトコルの下での通信を提供しうる。上記有線インターフェースには、イーサネットインターフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース、又は例えばケーブル、ツイストペア線、同軸ケーブル、光リンク、光ファイバーリンク、又は有線ネットワークへの他の物理的接続を介して通信する同様のインターフェースが含まれうる。
一または複数のビークル１０２は、カメラ１１０、マイクロホン１１２、バイオセンサ１１４、ＲＡＤＡＲ１１６、及び放射線センサ１１８を含む任意の数の又は種類のセンサを含みうるセンサ１０８も含む。センサ１０８により、一又は複数のビークル１０２が環境において物体を感知することができる。一例として、マイクロホン１１２は、環境において聴覚シグネチャー又は聴覚レベルを識別する聴覚センサを含む。別の例として、ＲＡＤＡＲ１１６は、物体までの距離を決定しうる、又は物体の存在を感知し、及び／又は物体までの距離を決定しうる。ＲＡＤＡＲ１１６はまた、幾つかある可能性の中でも、光検出及び測距（ＬＩＤＡＲ）システム、レーザ検出及び測距（ＬＡＤＡＲ）システム、及び／又は赤外線又は前方監視赤外線（ＦＬＩＲ）システムも含みうる。放射線センサ１１８は、例えば大気又は環境における放射線レベルを検出又は識別しうる。
カメラ１１０は、環境から画像データを取り込む、例えばビデオカメラ等の撮像システムを含みうる。特殊な例として、他の可能性の中でも、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラ又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）カメラが使用可能である。したがって、カメラ１１０は視覚カメラを含みうる。カメラ１１０は、暗視カメラ及び／又は前方監視赤外線レーダ装置又は赤外線カメラも含みうる。カメラ１１０は、環境の画像を取り込み、その画像を、現在の推定位置を仮定として予期される画像と比較して、ナビゲーションを支援しうる。
マイクロホン１１２は、環境から音をとらえるように構成されうる。
バイオセンサ１１４（又は生物学的センサ）は、トランスデューサと、試験対象の検体と相互作用する酵素、抗体又は核酸であってよい生物学的エレメントを含み、生物学的反応がトランスデューサによって電気信号に変換される。例えば、バイオセンサ１１４は、環境において特定の化学薬品を検出しうる。バイオセンサ１１４はまた、温度センサの形態も取りうる。
一又は複数のビークル１０２の配向を決定するために共に使用されうる加速度計及びジャイロスコープの両方を含みうる慣性計測ユニット（ＩＭＵ）１２０を含む追加の構成要素を含む、一または複数のビークル１０２が図示されている。具体的には、加速度計は、地球に対する一または複数のビークル１０２の配向を測定しうるが、ジャイロスコープは軸の周りの回転速度を測定する。ＩＭＵ１２０は、小型微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）又はナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）の形態を取りうる、又は含みうる。他の種類のＩＭＵも用いることが可能である。ＩＭＵ１２０は、加速度計とジャイロスコープに加えて、位置をより正確に決定するのを助けうる、及び／又は一または複数のビークル１０２の自律性を高めるのを助けうる他のセンサを含みうる。上記センサの２つの例は、一又は複数のビークル１０２の姿勢及び高度を決定するために使用されうる磁気探知器及び圧力センサ（又は気圧計）である。
一または複数のビークル１０２はまた、例えば一または複数のビークル１０２のＧＰＳ座標等の周知のＧＰＳシステムに特有のデータを提供するように構成された、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器１２２も含みうる。上記ＧＰＳデータは、例えばターゲット位置まで航行する等のさまざまな機能において、一又は複数のビークル１０２によって用いられうる。
一または複数のビークル１０２はまた、エンジン／モータ１２６及びエネルギー源１２８を含むビークル制御システム１２４も含みうる。一または複数のビークル１０２の形態に応じて、さまざまなエンジン及びエネルギー源が使用されうる。例示のエネルギー源１２８には、一又は複数のビークル１０２に動力を供給する燃料又は電池を挙げることができる。エンジン／モータ１２６は、２～３例を挙げると燃焼エンジン又は電気エンジンであってよい。
一または複数のビークル１０２の様々な構成要素には、とりわけ、一又は複数のビークル１０２に特定の作業を実施する能力を付与する一または複数のビークル１０２の利点と称されうる通信インターフェース１０６、一又は複数のセンサ１０８、ＩＭＵ１２０、ＧＰＳ受信器１２２、ビークル制御システム１２４が含まれる。様々なビークルは、ビークルの構成及び使用に応じて、異なる組み合わせの利点を有しうる。
コンピュータ装置１０４は、一又は複数のプロセッサ１３０と、また通信バス１４０にそれぞれ接続された通信インターフェース１３２、データ記憶装置１３４、出力インターフェース１３６、及びディスプレイ１３８も有する。コンピュータ装置１０４は、コンピュータ装置１０４内の通信及びコンピュータ装置１０４と他の装置（図示せず）との間の通信を可能にするハードウェアを更に含んでもよい。ハードウェアは、例えば、送信器、受信器、及びアンテナを含んでもよい。
通信インターフェース１３２は、一または複数のネットワーク又は一または複数の遠隔装置への短距離通信及び長距離通信の両方を可能にする、無線インターフェース及び／又は一または複数の有線インターフェースであってよい。上記無線インターフェースは、例えば超短波（ＶＨＦ）データリンク（ＶＤＬ）、ＶＤＬ Ｍｏｄｅ２、ＶＨＦ無線及び衛星通信を介した航空機通信アドレスレポートシステム（ＡＣＡＲＳ）デジタル通信（ＳＡＴＣＯＭ）、ブルートゥース、ＷｉＦｉ（例：電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１プロトコル）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、移動体通信、近距離無線通信（ＮＦＣ）、及び／又は他の無線通信プロトコル等の一または複数の無線通信プロトコル下での通信を提供しうる。上記有線インターフェースには、航空無線、インコーポレイテッド（ＡＲＩＮＣ）４２９、６２９、又は６６４ベースのインターフェース、イーサネットインターフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース、又は例えばケーブル、ツイストペア線、同軸ケーブル、光リンク、光ファイバーリンク、又は他の物理的接続を介して有線ネットワークと通信する同様のインターフェース等の航空機データバスが含まれうる。したがって、通信インターフェース１３２は、一又は複数の装置から入力データを受信するように構成されてもよく、また、他の装置に出力データを送信するようにも構成されてもよい。
通信インターフェース１３２はまた、例えばキーボード又はマウス等のユーザ入力装置も含みうる。幾つかの例において、通信インターフェース１３２は、例えばターゲットに対して進むべき一または複数のビークル１０２のスタンドオフ距離等の、ユーザによって入力された情報を受信する。
データ記憶装置１３４は、一または複数のプロセッサ１３０が読み取ることができる、又はアクセスすることができる一または複数のコンピュータ可読記憶媒体を含みうる、あるいはその形態を取りうる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば全体的に又は部分的に一または複数のプロセッサ１３０に組み込まれうる、光メモリ、磁気メモリ、有機メモリ又は他のメモリ又はディスク記憶装置等の揮発性及び／又は非揮発性記憶構成要素を含みうる。データ記憶装置１３４は、非一過性コンピュータ可読媒体と見なされる。幾つかの実施形態では、データ記憶装置１３４は、単一の物理的装置（例：１つの光メモリ、磁気メモリ、有機メモリ、又は他のメモリ又はディスク記憶装置）を使用して実行されうるが、他の実施形態では、データ記憶装置１３４は、２以上の物理的装置を使用して実行されうる。
データ記憶装置１３４はしたがって、実行可能な命令１４２が記憶された非一過性コンピュータ可読記憶媒体である。命令１４２は、コンピュータが実行可能なコードを含む。命令１４２が一または複数のプロセッサ１３０によって実行されたとき、一または複数のプロセッサ１３０が機能を実施する。上記機能には、航空機が追うターゲットに隣接したフライトパターンを確立することが含まれる。加えて、上記機能はまた、フライトパターンに沿ったある点におけるターゲットからの距離を示すターゲットまでのスタンドオフ距離を決定し、スタンドオフ距離に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することも含みうる。例示の機能の詳細を以下に説明する。
一または複数のプロセッサ１３０は、汎用プロセッサ又は特殊用途プロセッサ（例：デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路等）であってよい。一または複数のプロセッサ１３０は、通信インターフェース１３２から入力を受信し、入力を処理してデータ記憶装置１３４に記憶される出力を生成して、ディスプレイ１３８へ出力しうる。一または複数のプロセッサ１３０は、データ記憶装置１３４に記憶され、本書に記載されたコンピュータ装置１０４の機能を提供するように実行可能である、実行可能な命令１４２（例：コンピュータ可読プログラム命令）を実行するように構成されうる。
出力インターフェース１３６は、ディスプレイ１３８に、又は他の構成要素にも情報を出力する。したがって、出力インターフェース１３６は通信インターフェース１３２と同様であってよく、無線インターフェース（例：送信器）又は有線インターフェースであってもよい。出力インターフェース１３６は、例えば一または複数のビークル１０２の先端に取り付けられたセンサからのターゲットの連続的カバレージを可能にする経路にしたがって進むように、生成されたフライトパターンを飛行するように指示する命令を、一または複数のビークル１０２へ送信しうる。
コンピュータ装置１０４は、例えば航空機、自動車、又は船を含む、幾つかの異なるビークル内に含まれうる。あるいは、コンピュータ装置１０４は、異なるビークルと通信し、これらを制御する地上局に含まれうる。
図２に、各々が一または複数のセンサ１０８ａ～ｃを含みうる一または複数のビークル１０２ａ～ｃを含む例示のシステム１５０を示す。一または複数のビークル１０２ａ～ｃは、用途又は任務に応じて異なるセンサ又は同じセンサを含みうる。システム１５０は更に、管制局１５２を含む。一または複数のビークル１０２ａ～ｃは、一または複数のビークル１０２ａ～ｃが管制局１５２と無線で通信することを可能にする通信インターフェース１０６を有する。管制局１５２は一または複数のビークル１０２ａ～ｃに必要に応じて作業を実施するように通知しうる。
例示の作業は、ターゲットのスタンドオフ観測を実施するために、一または複数のビークル１０２ａ～ｃがスタンドオフパターン内で操縦することを含む。例えば、一または複数のビークル１０２ａ～ｃはカメラを含んでいてよく、一または複数のビークル１０２ａ～ｃが空中飛翔できないという場合に、ターゲット位置の周りを飛行しうる。例示のパターンは、約３０００フィートの高度において３０００フィートの半径を含みうる。しかしながら、幾つかの場合には、一または複数のビークル１０２ａ～ｃがターゲット位置の周りを回らなくても、フライトパターンの間にターゲット位置又はターゲットをいつでも見ることができることが望ましい場合がある。
ターゲット位置の周りを回らないが、フライトパターンの間にいつでもターゲット位置あるいはターゲットを見ることができる例示のフライトパターンは、一または複数のビークル１０２ａ～ｃが常にターゲットに向かって旋回する８の字形パターンを含む。
図３に、例示の実施形態に係る、ｘ－ｙ座標系に沿って進む一または複数のビークル１０２の例示のフライトパターンを示す。図３では、ターゲット１６０（又はターゲット位置）が図示され、８の字形パターン１６２は、一または複数のビークルがターゲット１６０の周りを回らないように、ターゲット１６０の片側において実行可能である。８の字形パターン１６２を生成するために、長角形の４つのウェイポイントが選択され、一又は複数のビークル１０２は点から点へと飛行する。８の字形パターン１６２を使用することにより、利点が得られうる、あるいは、点から点への遷移が一又は複数のビークル１０２が急旋回をする必要がある望ましくないものとなる可能性もある。
８の字形パターン１６２は、レムニスケートパターンと称されうる。
図３にはまた、８の字形パターン１６２の形状をカスタマイズされた方法で変更し、その結果レムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターン１６４となった例示のフライトパターンも示す。図３に示すように、レムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターン１６４は、平坦化した８の字形パターンに似ている。
レムニスケートは、無限大記号に類似した８の字形パターンである。具体的には、ベルヌーイのレムニスケートは、無限大記号に類似した、平坦化した８の字形パターンである。
螺獅線は、以下のように、既存の曲線Ｃ、線Ｌ、及び点Ｏから導き出された一対の数学的曲線である。Ｏは固定点であり、線ＬはＯを通り、点Ｑにおいて曲線Ｃと交差する線であると仮定する。点Ｏに対する曲線Ｃの螺獅線は、線Ｌ上の点Ｐ１及びＰ２の軌跡であり、これにより、
Ｐ１Ｑ＝Ｐ２Ｑ＝ｋ 式（１）
が成り立ち、上記式においてＫは定数である。この変換は以下のように使用されうる：点Ｏはターゲット１６０であり、線Ｌは一または複数のビークル１０２からターゲット１６０までの見通し線であり、曲線Ｃはレムニスケートであり、螺獅線変換はフライトパターン１６４である。
線Ｌは以下の式によって表すことができ、
ｙ－ｙ０＝ｍ（ｘ－ｘ０） 式（２）
上記式において、ｍは線の傾斜である。
そして、螺獅線変換のパラメータ表示は、以下の式によって与えられる。
ｘ＝ｆ（ｓ） 式（３）
ｙ＝ｇ（ｓ） 式（４）
Figure 0007049101000001
ベルヌーイのレムニスケートは、以下のように独立パラメータの関数「ｓ」として表されうる。
Figure 0007049101000002
ここで、ｓ∈［０，２π）及びａは、サイジング定数である。
８の字形パターン１６２の別の例は、それほど平坦でなく、航空機がより軽度の航路反転に変換される、より従来の８の字形パターンであるジェローノ（Ｇｅｒｏｎｏ）のレムニスケートであり、その定式化はベルヌーイのレムニスケートよりも単純である。しかしながら、ターゲットからの距離が大きく変動するため、望ましくない場合がある。ジェローノのレムニスケートは、以下のようにパラメータ的に定式化される。
ｆ（ｓ）＝ａ ｃｏｓ ｓ 式 （１０）
ｇ（ｓ）＝ａ ｓｉｎ ｓ ｃｏｓ ｓ 式 （１１）
フライトパターン１６４は例えば、ベルヌーイのレムニスケート又はジェローノのレムニスケートに従うものでありうる。８の字形の螺獅線変換の結果、広角（例えば１８０度）のターゲット暴露をカバーしうる平滑パターンが得られる。フライトパターン１６４は、上記で示すように、パラメータ的に定義することができ、これは誘導及びナビゲーションの定式化に有益である。パラメータ的定式化により、システムオペレータが、ターゲットの広角のスタンドオフカバレージを利用することが可能になりうる。フライトパターン１６４の平滑で非発見的定式化は、幾つかのパラメータによって形作られ、これにより、一又は複数のビークル１０２が、先端装着センサからのターゲット１６０の連続的カバレージに対応する経路にしたがって進むことが可能になる。
レムニスケートパターンと螺獅線変換の組み合わせにより、フライトパターン１６４のパラメータ表示が以下のようになる。２つの螺獅状曲線のうち、フライトパターンは「遠く」の曲線に限定されうる。したがって、答はプラスの関数に制限されうる。定数ａ及びｋは、所望の幾何学的形状から事前に周知である。ベルヌーイのレムニスケートを使用して、フライトパターン１６４の座標が以下のように定義される。
Figure 0007049101000003
であり、ここで、
Figure 0007049101000004
が成り立つ。
上記式（１２）～（１４）は、分析的閉型解決法でフライトパターン１６４の座標を決定し、これにより、アドホックの構築を回避する、直接的で簡単に検証可能なソフトウェアコードが作られる。
図４に、例示の実施形態による、フライトパターン１６４の決定例を示す。最初に、ターゲット１６０、又はターゲットの位置が選択される。その後、ターゲット１６０に対するフライトパターン１６４の配向１６６が選択される。配向１６６は、一または複数のビークル１０２がどちらの側（例：太陽側、風下等）で操縦されるかを示す。次に、ターゲット１６０からの公称スタンドオフ距離（ｄ０）１６８が選択される。最後に、所望のカバレージ１７０が選択される。カバレージの例には例えば、０度～１８０度を上回るものが含まれる。配向１６６、公称スタンドオフ距離１６８、及びカバレージ１７０は、距離ｋの解析的定式化の設計定数、レムニスケート突出部ａのサイジング、及びレムニスケートとターゲットの相対位置｛ｘ０、ｙ０｝に関連付けられる。上記定式化は、ターゲット１６０に位置づけされ、ターゲット１６０に対して配向され、一又は複数のビークル１０２及びペイロード能力に基づいて縮尺設定される。
したがって、例において、フライトパターン１６４は、ターゲット１６０の周りのカバレージ１７０の角度に基づいて決定することができ、これには、レムニスケートの突出部のサイズを決定することが含まれうる。
一例として、図４のレイアウトは、オペレータがターゲット１６０を選択あるいは入力し、スタンドオフウェイポイント１７２を選択あるいは入力し、所望のカバレージ１７０を選択することによって、地上管制局のグラフィカルミッション管理システムにおいて実行可能である。上記例に対してスタンドオフパターンをサイジングするために、パラメータａ及びｋが以下の例において関連付けられうる。例えば、公称スタンドオフ距離ｄｏ＝１０００を選択し、次に、
Figure 0007049101000005
を計算し、レムニスケートを｛ｘ０、ｙ０｝＝｛０、ａ｝に配置する。ターゲット１６０からスタンドオフウェイポイント１７２までの方位により、完全なシナリオが配向される。
例えば、アルゴリズムの実行態様は、オペレータがターゲットに対するスタンドオフウェイポイント｛ｘｗ、ｙｗ｝を｛ｘｔ、ｙｔ｝に指定することを含んでいてよく、公称スタンドオフ距離は以下のように計算される。
Figure 0007049101000006
ターゲットからの方位は以下のように計算される。
Ｘｔ＝ａｒｃｔａｎ２｛（ｙｗ－ｙｔ），（ｘｗ－ｘｔ）｝ 式（１６）
上記式においてａｒｃｔａｎ２は、４つの四分円の逆正接関数を指す。
スタンドオフサイジングパラメータは以下のように計算される。
Figure 0007049101000007
次に、レムニスケートが｛ｘ０、ｙ０｝に位置づけされ、ターゲットは｛０、－ａ｝ｐに位置している。
ターゲットの位置を使用し、レムニスケートの配置は、ナビゲーションフレーム、例えば局所的北－東－下（ＮＥＤ）フレームにおいて下記のように計算される。
Figure 0007049101000008
であり、ここで、下記が成り立つ。
Figure 0007049101000009
最後に、スタンドオフシナリオをターゲットから所望の方位へ回転させることができる。例えば、局所的ＮＥＤナビゲーション定式化を使用する場合、パターンは以下のように形成されうる。
Figure 0007049101000010
したがって、例において、フライトパターン１６４は、ターゲット１６０に対するフライトパターン１６４の配向１６６に基づいて、又はカバレージ１７０の角度に基づいて、又は配向１６６及びカバレージ１７０の組み合わせに基づいて決定されうる。
図５に、例示の一実施形態によるフライトパターン１６４に沿った一または複数のビークル１０２の進入経路の一例を示す。図５において、一または複数のビークル１０２は北からスタンドオフウェイポイントに進入し、スタンドオフウェイポイント１７２から特定距離内をたどる飛行経路へ遷移する。図５に、２つの代替進入経路１７４及び１７６を示す。進入経路１７４は、北西から進入し、最初に旋回突出部１７８によって、次に旋回突出部１８０によって矢印で示すフライトパターン１６４に沿って移動する一または複数のビークル１０２を示す。進入経路１７６は、北東から進入し、最初に旋回突出部１８０によって、次に旋回突出部１７８によって矢印で示すフライトパターン１６４に沿って移動する一または複数のビークル１０２を示す。
図６に、例示の実施形態による、非飛行ゾーンを有するフライトパターン１６４に沿った一または複数のビークル１０２の進入経路の一例を示す。図６に示すように、ターゲット１６０に近接したエリアを非飛行ゾーン１８２として指定することができ、レムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターン１６４はまた、指定された非飛行ゾーン１８２への進入の回避に基づくものであってもよい。
図７に、例示の実施形態による、非飛行ゾーンを有するフライトパターン１６４に沿った一または複数のビークル１０２の進入経路の別の例を示す。図７に示すように、ターゲット１６０に近接した別のエリアを異なる非飛行ゾーン１８４として指定することができ、レムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターン１６４はまた、指定された非飛行ゾーン１８４への進入の回避に基づくものであってもよい。
誘導ロジックを使用して、一又は複数のビークル１０２の現在の位置からターゲット１６０の目的地までの経路及び帰還位置までの復路を得ることができる。フライトパターン１６４はしたがって、一又は複数のビークル１０２をナビゲートするロジックにしたがって誘導に基づく経路と組み合わせることができる。比例ナビゲーションフィードバックが使用可能である。経路に沿った一または複数のビークル１０２の位置のフィードバックによって経路パラメータ「ｓ」が決定される場合、フライトパターン１６４に沿った一又は複数のビークルの姿勢（すなわち、位置と配向）は以下のように維持されうる。
独立パラメータｓの関数としてパラメータ化することができる所望のパターンを仮定すると、経路は座標｛ｘｐ（ｓ）、ｙｐ（ｓ）｝によって得られる。フレームＦｓが所望の経路に沿って移動していると考えることにより、一または複数のビークル１０２の誘導にパターンを使用することができ、位置はパラメータｓによって与えられる。フレームの速度及び方向は以下のようにパラメータｓに関連している。
Figure 0007049101000011
及び
Figure 0007049101000012
フレームＦｓは、速度
Figure 0007049101000013
に沿って配向されたｘｓ軸と、下向きのｚｓ軸と、右に配向されたｙｓ軸とを有すると定義される。したがって、フレームＦｓは、下記式によって水平面において非明示的に定義される。
Figure 0007049101000014
経路に沿ったプログレッションは以下によって得られる。
Figure 0007049101000015
所望の経路に沿ったＦｓの位置は、パラメータｓによって、すなわち式（２５）の積分によって示される。数値積分法は例えば、下記のように達成することができ、
Figure 0007049101000016
Δｔは、十分に小さい積分時間ステップであり、ｓ０は、パターンにおける所望の開始点である。｛ｘｓ，ｙｓ｝がＦｓにおける一または複数のビークル１０２の位置を表すとする。ｓを仮定すれば、｛ｘｓ、ｙｓ、Ｘｓ｝のセットは下記のように計算される。ターゲットまでの距離は下記のように定義されるとする。
Figure 0007049101000017
パラメータｓに対するｆ；ｇ；ｒの導関数は、以下の通りである。
Figure 0007049101000018
スタンドオフパターンの位置座標の導関数は、以下の通りである。
Figure 0007049101000019
曲線上の所望の航路は、以下のように得られ、
Figure 0007049101000020
上記式においてａｒｃｔａｎ２は、４つの四分円正接関数を示す。
上記構成により、フレームＦｓがパラメータｓによって位置決めされた場合、一又は複数のビークル１０２は、下記のようにフレーム内に位置決めされる。
Figure 0007049101000021
誘導システムの構築に使用される案の一例は、ＦｓをＳｅｒｒｅｔ－Ｆｒｅｎｅｔフレームとして定義することである。一又は複数のビークル１０２は、（定義上）ｘｓ＝０としてＳｅｒｒｅｔ－Ｆｒｅｎｅｔフレーム内に位置決めされ、下記が成り立つ。
Figure 0007049101000022
図８は、例示の実施形態による、フライトパターン１６４の例示のＧＮＣシーケンス２００の例示のフロー図である。最初に、ブロック２０２において、パターンの定式化は、例えば式（１２）～（１４）を使用して実施される。次に、ブロック２０４に示すように、クロストラックエラーと、一又は複数のビークル１０２の所望の航路の測定が実施される。クロストラックエラーとは、一又は複数のビークル（１０２）がフライトパターン１６４からそれることを意味し、所望の航路は、フライトパターン１６４の中心線に戻るために一又は複数のビークル１０２をどのように操舵するかを表すものである。例示の航路の測定は、式（３３）を使用して決定することができ、例示のクロストラックエラーの測定は、式（３４）を使用して決定することができる。
次に、ブロック２０６において、例えば所望の航路から離れないように一または複数のビークル１０２の横傾斜を決定するために、バンク角ロジックに対するクロストラックが実行される。ブロック２０８において、一または複数のビークル１０２を所望の航路に沿って操舵するために航空機の内側ループダイナミクスが実施される。ブロック２０６及び２０８の機能は、例えば一または複数のビークル１０２によって実施されうる。
次に、一又は複数のビークル１０２の運動は、フィードバックループにおいて考慮される。運動とは、飛行中に一または複数のビークル１０２にできることの限界を指すものである。幾つかの航空機は、特定のパターンにしたがって進むことができない場合がある。スタンドオフパターンのパラメータ的定式化を使用して、事前に航空機とペイロードの動作を予測して、ペイロードの見込みを最適化するためにスタンドオフパターンを適合させることができる。例えば、スタンドオフパターンの定式化を、協調的な旋回が可能なビークルの運動モデルと組み合わせることにより、風の影響とともに表現すると、下記のようになる。
Figure 0007049101000023
上記式において、｛ｘＮ，ｙＥ｝はビークルの位置であり、｛ｗＮ，ｗＥ｝は北及び東に向かう風の速度であり、Ｖａは気団に対する速度であり、Ｖｇは地上での速度であり、Ｘは航路であり、ψはビークルの機首方位であり、上記式では、制御入力ｕはｕ＝ｔａｎφとして示されるコマンド送信されたバンク角に基づいており、バンク角は
Figure 0007049101000024
に制限される。式（３６）～（４０）を使用して、一又は複数のビークル１０２の運動を決定することができ、上記最適化に適用可能な予測材料のための反復信号の伝達を提供するために、ＧＮＣシーケンス２００を実行しうる。ペイロード能力は、一または複数のビークル１０２の運動を、一又は複数のビークル１０２に搭載された特定機器のジンバル型幾何学的形状及び運動と、推定された風の速さ及び方向に対する評価に関連付けることによって評価することができる。
図９は、一又は複数のペイロードセンサ１０８の能力を予測する、例示の実施形態による、フライトパターン１６４に関連付けられたダイナミクスの例示のフロー図２２０である。最初に、ブロック２２２において、風、太陽、及びノイズの入力が考慮される。例えば、風が強い場合、一又は複数のビークル１０２は、フライトパターン１６４にしたがって進むことができるように風の中を飛行するための補正が必要となりうる。別の例として、太陽の位置づけ又は時刻に基づいて、カメラが直接太陽を見ないように一又は複数のビークル１０２及び／又はフライトパターン１６４を適切に位置づけることができる。したがって、ターゲット１６０に対するフライトパターン１６４の配向には、ターゲット１６０に対して太陽側にあるフライトパターン１６４の位置の決定、ターゲット１６０に対するフライトパターン１６４の風上の位置の決定、又はターゲット１６０に対するフライトパターン１６４の風下の位置の決定が考慮されうる。
例えば、ブロック２２４に示すように、一又は複数のビークル１０２の対気速度が入力され、次にブロック２２６に示すように、フライトパターン１６４が形成される。ブロック２２８において、一又は複数のビークル１０２の最大角度、配向、及び位置が考慮され、ブロック２３０において、最大比率及び最大慣性速度が考慮される。ブロック２３２において、ペイロード能力も考慮される。これらのダイナミクスにより、一又は複数のビークル１０２が所望のフライトパターン１６４を実行できるか否かを事前に決定することが可能になる。したがって、生成されたフライトパターン１６４に沿った一または複数のビークルの動作の予測には、一又は複数のビークルの運動モデル、及び生成されたフライトパターン１６４に沿って飛行している間の風の条件、一又は複数のビークルに対する太陽の位置、及び一または複数のビークル１０２のノイズ出力が考慮される。
図１０は、一又は複数のペイロードセンサ１０８の動作を改善するためにフライトパターン１６４を調節する例示の実施形態による、フライトパターン１６４の最適化の例示的なフロー図２４０である。最初に、ブロック２４２において、風、太陽、及びノイズパターンが考慮され、ブロック２４４において、フライトパターン１６４のパラメータ値が決定される。ブロック２４６において、スタンドオフパターンの配向及び位置が決定され、ブロック２４８及び２５０に示すように、一又は複数のビークル１０２の動作、及び一または複数のペイロードセンサ１０８の動作が予測され得、次にその結果を使用して、一又は複数のビークル１０２及び一または複数のペイロードセンサ１０８の予測された動作を改善するためにフライトパターン１６４が更に変更されうる。
図１１は、例示の実施形態による、一または複数の航空機が進む、ターゲット１６０に隣接するフライトパターン１６４を確立する例示的な方法３００のフロー図である。図１１に示す方法３００は、例えば図１に示すシステム１００、図１に示すコンピュータ装置１０４、及び／又は図２に示す管制局１５２とともに使用されうる方法の実施形態を呈示するものである。さらに、装置またはシステムは、図１１に示す論理的機能を実行するように、使用または構成されうる。場合によっては、装置及び／またはシステムの構成要素が機能を実行するように構成されてもよい。このような実行を可能にするため、構成要素は、（ハードウェア及び／またはソフトウェア付きで）実際に構成及び構築されてよい。他の実施例では、装置及び／又はシステムの構成要素は、例えば特定の方法で操作されたときに、この機能の実行に適合するように構成されてもよく、この機能の実行が可能であるように構成されてもよく、この機能の実行が適切であるように構成されてもよい。方法３００は、ブロック３０２～３０４のうちの一又は複数に示すように、一又は複数の操作、機能、又は動作を含んでもよい。ブロックは順番に示されているが、これらのブロックはまた、並行して実行してもよく、及び／または、本書に記載の順序とは異なる順序で実行してもよい。更に、様々なブロックを組み合わせてブロックの数を減らしたり、分割してブロックを追加したり、所望の実装態様に基づいて取り除いたりしてもよい。
本書に開示されるこのプロセスと方法及び他のプロセスと方法について、フロー図は、本実施形態の可能な一実装態様の機能及び工程を示すものと理解されるべきである。これについては、それぞれのブロックが、モジュール、セグメント、またはプログラムコードの一部を表しうる。プログラムコードは、プロセスの中で特定の論理的機能または手順を実行するプロセッサによって実行可能な、１つ以上の命令を含む。プログラムコードは、例えば、ディスクまたはハードドライブを含む記憶装置といった任意の種類のコンピュータ可読媒体またはデータストレージ上に記憶されていてよい。更に、プログラムコードは、コンピュータ可読記憶媒体上で機械可読形式に符号化されうる、又は他の非一過性媒体又は製造品上で符号化されうる。このコンピュータ可読媒体は、例えば、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなデータを短期間記憶するコンピュータ可読媒体などの非一過性コンピュータ可読媒体又はメモリを含んでもよい。コンピュータ可読媒体は、例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、光学又は磁気ディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）のような二次的又は永続的な長期的ストレージなどの非一過性媒体を更に含んでもよい。コンピュータ可読媒体は、更に、任意の他の揮発性又は非揮発性のストレージシステムであってもよい。コンピュータ可読媒体は、例えば、有形のコンピュータ可読記憶媒体とみなされうる。
さらに、図１１の各ブロック、及び本書に開示された他のプロセス及び方法は、プロセスの中で特定の論理的機能を実行するために配線されている回路を表し得る。代替的な実装形態は、本開示の例示の実施形態の範囲内に含まれる。本開示の例示の実施形態では、当業者によって理解されるように、関連する機能に応じて、図示又は記載されている順序とは異なる順序（ほぼ並列順序又は逆順序を含む）で機能が実行されてもよい。
ブロック３０２において、方法３００は、ターゲット１６０までのスタンドオフ距離１６８を決定することを含み、スタンドオフ距離１６８は、フライトパターン１６４に沿ったある点におけるターゲット１６０からの距離を示すものである。
ブロック３０４において、方法３００は、スタンドオフ距離に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターン１６４を生成することを含む。記載したように、レムニスケートは、ベルヌーイのレムニスケート、又はジェローノのレムニスケートを含みうる。例において、フライトパターン１６４は、平坦化された８の字形パターンに類似して生成される。
図１２に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用するための例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３０６において、機能は、ターゲット１６０の周りのフライトパターン１６４のカバレージ１７０の角度を決定することを含む。ブロック３０８において、機能は、カバレージ１７０の角度にも基づいて、レムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターン１６４を生成することを含む。カバレージ１７０の角度を決定することは、例えばレムニスケートの突出部のサイズを決定することを含みうる。
図１３に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３１０において、機能は、ターゲット１６０に対してフライトパターン１６４の配向１６６を決定することを含む。ブロック３１２において、機能は、配向１６６にも基づいて、レムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターン１６４を生成することを含む。
図１４に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３１４において、機能は、ターゲット１６０に対して太陽側にあるフライトパターン１６４の位置を決定することを含む。
図１５に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３１６において、機能は、ターゲット１６０に対して風上にあるフライトパターン１６４の位置を決定することを含む。
図１６に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３１８において、機能は、ターゲット１６０に対して風下にあるフライトパターン１６４の位置を決定することを含む。
図１７に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３２０において、機能は、ターゲットに近接するエリアを非飛行ゾーン１８２／１８４として指定することを含む。ブロック３２２において、機能は、指定された非飛行ゾーン１８２／１８４への進入を回避することにも基づき、レムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターン１６４を生成することを含む。
図１８に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３２４において、機能は、生成されたフライトパターン１６４を飛行することによって、一または複数のビークル１０２の先端に取り付けられたセンサ１０８からのターゲット１６０の連続的カバレージを可能にする経路にしたがって進むように指示する命令を、コンピュータ装置１０４によって一または複数のビークル１０２に送信することを含む。
図１９に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３２６において、機能は、入力インターフェース１３２において、スタンドオフ距離１６８の変化を受信することを含む。ブロック３２８において、機能は、スタンドオフ距離１６８の変化に基づいて生成されたフライトパターン１６４をリアルタイムで変更することを含む。リアルタイムの処理とは、一又は複数のプロセッサ１３０が飛行中に動作を行うことを意味する。リアルタイムの処理では、調節を行うために、データを継続的に処理して、一または複数のビークル１０２がフライトパターン１６４にしたがって進んでいるか否かを決定しうる。言い換えれば、リアルタイムの態様には、スタンドオフ距離１６８の変化を受信したら実質上ただちに、フライトパターン１６４を変更する決定を下すことを含む。「実質上」という語は、言及される特徴、パラメータ、又は値が正確に実現される必要はないが、例えば、許容範囲、測定誤差、測定精度限界、及び当業者にとって既知の要因などを含む偏差又は変動が、特徴によってもたらされる影響を排除できない大きさで起こりうることを意味する。
図２０に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３３０において、機能は、一又は複数のビークル１０２の運動モデル及び風の条件に基づいて、生成されたフライトパターン１６４に沿った一または複数のビークル１０２の動作を予測することを含む。ブロック３３２において、機能は、一又は複数のビークル１０２の予測された動作に基づいて、生成されたフライトパターン１６４を変更することを含む。
図２１に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３３４において、機能は、生成されたフライトパターン１６４に沿って飛行している間に、一又は複数のビークル１０２のノイズ出力を予測することを含む。ブロック３３６において、機能は、一又は複数のビークル１０２の予測されたノイズ出力に基づいて、生成されたフライトパターン１６４を変更することを含む。
図２２に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３３８において、機能は、一又は複数のビークル１０２の運動モデルに基づいて、生成されたフライトパターン１６４に沿った一または複数のビークル１０２の動作を予測することを含む。ブロック３４０において、機能は、一または複数のビークル１０２のペイロード能力を最適化するために、一又は複数のビークル１０２の予測された動作に基づいて、生成されたフライトパターン１６４を変更することを含む。
図２３に、例示の実施形態による、方法３００とともに使用される別の例示的な方法のフロー図を示す。ブロック３４２において、機能は、スタンドオフ距離１６８に基づいて仮想現実技術によってターゲット１６０に対してレムニスケートを位置づけすることを含む。ブロック３４４において、機能は、レムニスケートを螺獅線変換することを含む。
本書に記載される例は、オペレータによって形作られ、先端に取り付けられたペイロードに対応しうる予測可能なスタンドオフ観測能力を提供する。この能力を既存のアルゴリズム内に組み込んで、発見的符号化の必要を削減することにより、ソフトウェアエラーの可能性を低減し、ソフトウェアの品質管理に必要となる作業を削減することができる。例において、フライトパターン１６４を予測された音声パターンに基づく形にし、一または複数のビークル１０２が（例えば、太陽光の反射を避けるために）確実に太陽側の位置になるような形にし、連続的カバレージの形にすることが可能である。このフライトパターン１６４の生成による別の例示的な利点は、この解析方程式を運動モデルと組み合わせて、一又は複数のビークル１０２が環境条件内で要求されたことを実施することができるか否かの予測をすることである。
更に、本開示は下記の条項による実施形態を含む。
条項１．航空機が追うターゲットに隣接したフライトパターンを確立する方法であって、
ターゲットまでのスタンドオフ距離を決定することであって、スタンドオフ距離は、フライトパターンに沿ったある点におけるターゲットからの距離を示す、決定することと、
スタンドオフ距離に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することと
を含む方法。
条項２．レムニスケートは、ベルヌーイのレムニスケート、又はジェローノのレムニスケートを含む、条項１に記載の方法。
条項３．スタンドオフ距離に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することは、フライトパターンを平坦化された８の字形パターンに類似して生成することを含む、条項１に記載の方法。
条項４．ターゲットの周りのフライトパターンのカバレージの角度を決定することと、
カバレージの角度にも基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することと
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項５．カバレージの角度にも基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することは、レムニスケートの突出部のサイズを決定することを含む、条項４に記載の方法。
条項６．ターゲットに対してフライトパターンの配向を決定することと、
配向にも基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することと
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項７．ターゲットに対してフライトパターンの配向を決定することは、
ターゲットに対して太陽側にあるフライトパターンの位置を決定すること
を含む、条項６に記載の方法。
条項８．ターゲットに対してフライトパターンの配向を決定することは、
ターゲットに対して風上のフライトパターンの位置を決定すること
を含む、条項６に記載の方法。
条項９．ターゲットに対してフライトパターンの配向を決定することは、
ターゲットに対して風下のフライトパターンの位置を決定すること
を含む、条項６に記載の方法。
条項１０．ターゲットに近接するエリアを非飛行ゾーンとして指定することと、
指定された非飛行ゾーンへの進入の回避にも基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することと
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項１１．生成されたフライトパターンを飛行することによって、航空機の先端に取り付けられたセンサからのターゲットの連続的カバレージを可能にする経路にしたがって進むように指示する命令を、コンピュータ装置によって航空機に送信すること
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項１２．入力インターフェースにおいてスタンドオフ距離の変化を受信することと、
スタンドオフ距離の変化に基づいて、生成されたフライトパターンをリアルタイムで変更することと
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項１３．航空機の運動モデルと風の条件に基づいて、生成されたフライトパターンに沿った航空機の動作を予測することと、
航空機の予測された動作に基づいて、生成されたフライトパターンを変更することと
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項１４．生成されたフライトパターンに沿って飛行している間に、航空機のノイズ出力を予測することと、
航空機の予測されたノイズ出力に基づいて、生成されたフライトパターンを変更することと
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項１５．航空機の運動モデルに基づいて、生成されたフライトパターンに沿った航空機の動作を予測することと、
航空機のペイロード能力を最適化するために、航空機の予測された動作に基づいて、生成されたフライトパターンを変更することと
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項１６．一または複数のプロセッサを有するコンピュータ装置によって実施され、
スタンドオフ距離に基づいて仮想現実技術によって、ターゲットに対してレムニスケートを位置づけすることと、
レムニスケートを螺獅線変換することと
を更に含む、条項１に記載の方法。
条項１７．一又は複数のプロセッサを有するシステムによって実行されたときに、航空機が追うターゲットに隣接したフライトパターンを確立する機能をシステムに実施させる命令が記憶された、非一過性コンピュータ可読記憶媒体であって、機能は、
ターゲットまでのスタンドオフ距離を決定することであって、スタンドオフ距離は、フライトパターンに沿ったある点におけるターゲットからの距離を示す、決定することと、
スタンドオフ距離に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することと
を含む、非一過性コンピュータ可読記憶媒体。
条項１８．機能は更に、
ターゲットの周りのフライトパターンのカバレージの角度を決定することと、
ターゲットに対してフライトパターンの配向を決定することと、
カバレージの角度と、ターゲットに対するフライトパターンの配向にも基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成することと
を含む、条項１７に記載の非一過性コンピュータ可読記憶媒体。
条項１９．コンピュータ装置であって、
ターゲットまでのスタンドオフ距離を受信するための通信インターフェースであって、スタンドオフ距離は、航空機が追うターゲットに隣接したフライトパターンに沿ったある点におけるターゲットからの距離を示す、通信インターフェースと、
スタンドオフ距離に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式のフライトパターンを生成するために、データ記憶装置に記憶された命令を実行するための一または複数のプロセッサと
を備えるコンピュータ装置。
条項２０．生成されたフライトパターンを飛行することによって、航空機の先端に取り付けられたセンサからのターゲットの連続的カバレージを可能にする経路にしたがって進むように指示する命令を、航空機へ送信するための出力インターフェースを更に備える、条項１９に記載のコンピュータ装置。
種々の有利な構成の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、完全であること、または開示された形態の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかであろう。更に、種々の有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比べて異なる利点を説明し得る。選択された１つ又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の適用を最もよく説明するため、及び、他の当業者が、想定される特定の用途に適する様々な修正例を伴う様々な実施形態の開示内容を理解することを可能にするために、選択且つ説明されている。

Claims (7)

  1. 航空機（１０２）が追うターゲット（１６０）に隣接したフライトパターン（１６４）を確立する方法（３００）であって、
    ターゲットまでのスタンドオフ距離（１６８）を決定すること（３０２）であって、前記スタンドオフ距離は、前記フライトパターンに沿ったある点における前記ターゲットからの距離を示す、スタンドオフ距離（１６８）を決定すること（３０２）と、
    前記ターゲットの周りの前記フライトパターン（１６４）のカバレージ（１７０）の角度を決定すること（３０６）と、
    前記ターゲット（１６０）に対して前記フライトパターン（１６４）の配向（１６６）を決定すること（３１０）と、
    前記スタンドオフ距離、前記カバレージの角度、および前記配向に基づいてレムニスケートの螺獅線変換の形式の前記フライトパターンを生成すること（３０４）と
    を含み、
    前記レムニスケートの前記螺獅線変換の形式の前記フライトパターン（１６４）を生成すること（３０４）は、前記フライトパターンを平坦化された８の字形パターン（１６２）に類似して生成することを含む、方法（３００）。
  2. 前記ターゲット（１６０）に対して前記フライトパターン（１６４）の前記配向（１６６）を決定すること（３１０）は、
    前記ターゲットに対して太陽側にある前記フライトパターンの位置を決定すること（３１４）
    を含む、請求項１に記載の方法（３００）。
  3. 前記ターゲット（１６０）に対して前記フライトパターン（１６４）の前記配向（１６６）を決定すること（３１０）は、
    前記ターゲットに対して風上の前記フライトパターンの位置を決定すること（３１６）
    を含む、請求項１に記載の方法（３００）。
  4. 前記ターゲット（１６０）に対して前記フライトパターン（１６４）の前記配向（１６６）を決定すること（３１０）は、
    前記ターゲットに対して風下の前記フライトパターンの位置を決定すること（３１８）
    を含む、請求項１に記載の方法（３００）。
  5. 前記ターゲット（１６０）に近接するエリアを非飛行ゾーン（１８２）として指定すること（３２０）と、
    前記指定された非飛行ゾーンへの進入の回避にも基づいて前記レムニスケートの前記螺獅線変換の形式の前記フライトパターンを生成すること（３２２）と
    を更に含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法（３００）。
  6. 前記生成されたフライトパターン（１６４）を飛行することによって、前記航空機（１０２）の先端に取り付けられたセンサ（１０８）からの前記ターゲット（１６０）の連続的カバレージを可能にする経路にしたがって進むように指示する命令を、コンピュータ装置（１０４）によって前記航空機（１０２）に送信すること（３２４）
    を更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法（３００）。
  7. 前記生成されたフライトパターン（１６４）に沿って飛行している間に、前記航空機（１０２）のノイズ出力を予測すること（３３４）と、
    前記航空機の前記予測されたノイズ出力に基づいて、前記生成されたフライトパターンを変更すること（３３６）と
    を更に含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法（３００）。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10928511B2 (en) * 2017-12-07 2021-02-23 Ford Global Technologies, Llc Synchronous short range radars for automatic trailer detection
US10861341B2 (en) * 2018-12-11 2020-12-08 Honeywell International Inc. Method and system for prompting aircraft task reminders
RU2739060C1 (ru) * 2020-03-11 2020-12-21 Открытое акционерное общество "Радиоавионика" Способ определения местоположения наземного радиоизлучающего объекта
US11884268B2 (en) 2020-11-25 2024-01-30 Ford Global Technologies, Llc Motion planning in curvilinear coordinates for autonomous vehicles
CN113867410B (zh) * 2021-11-17 2023-11-03 武汉大势智慧科技有限公司 一种无人机航拍数据的采集模式识别方法和***

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040092258A1 (en) 2002-04-17 2004-05-13 Hibbs Bart D. High altitude platform deployment system
JP2016068764A (ja) 2014-09-30 2016-05-09 富士重工業株式会社 航空機の飛行制御方法及び航空機の飛行制御システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095737C1 (ru) * 1995-01-25 1997-11-10 Владимир Дмитриевич Долин Способ уменьшения вероятности поражения летательного аппарата средствами противовоздушной обороны
US9127908B2 (en) * 2009-02-02 2015-09-08 Aero Vironment, Inc. Multimode unmanned aerial vehicle
GB0920111D0 (en) * 2009-11-18 2009-12-30 Bae Systems Plc Image processing
US9142133B2 (en) * 2013-10-29 2015-09-22 Honeywell International Inc. System and method for maintaining aircraft separation based on distance or time
US9784836B2 (en) * 2013-11-08 2017-10-10 Sharper Shape Oy System for monitoring power lines
CN106133629B (zh) * 2014-04-25 2020-04-07 索尼公司 信息处理装置、信息处理方法、程序和成像***
CN105403888A (zh) * 2015-12-30 2016-03-16 中国科学院电子学研究所 采用波束指向控制的地球同步轨道圆迹sar成像方法
CN105892487B (zh) * 2016-04-18 2018-10-09 西安爱生技术集团公司 一种无人机8字形航迹控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040092258A1 (en) 2002-04-17 2004-05-13 Hibbs Bart D. High altitude platform deployment system
JP2016068764A (ja) 2014-09-30 2016-05-09 富士重工業株式会社 航空機の飛行制御方法及び航空機の飛行制御システム

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