(57)【要約】  本開示の主題は、あらかじめ定義された適切な飛行命令がなくとも、搭載レーダーを（たとえば、ＳＡＲまたはＧＭＴＩモードで）迅速かつ便利に作動可能にするＵＡＶ調査システムおよび方法を含む。これにより、レーダーデータ取得デバイスのアドホック動作が可能になり、ＥＯデータ取得からレーダーデータ取得に切り替えたり、ＥＯ感知デバイスと並行してレーダーを作動させたりすることができる。【選択図】図１
2021508893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律飛行能力を有する航空機に搭載可能な空中制御ユニットであって、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含む空中制御ユニットに対し、通信リンクを介して動作可能に接続できる遠隔制御ユニットを備える調査システムであって、
前記ＥＯデータ取得デバイスは、ＵＡＶが空中にある間、調査エリアの１つ以上の画像を撮像し、かつ前記画像を前記制御ユニットに送信するように構成され、
前記遠隔制御ユニットは、前記１つ以上の画像内の関心領域を識別するデータを受信するように構成され、前記関心領域は前記レーダーによって走査されるように選択され、
前記調査システムは、処理回路をさらに備え、前記処理回路は、前記受信したデータに応じて、
前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせし、
前記画像内で識別された前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別し、かつ
前記レーダーを動作可能にしながら、前記ＵＡＶを前記関心領域上で航行させるための飛行ルートを自動的に生成するように構成され、
前記空中制御ユニットは、
前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させるように構成されている、調査システム。
【請求項２】
前記それぞれの地図は正射写真画像である、請求項１に記載の調査システム。
【請求項３】
前記飛行ルートは、ＳＡＲ動作モードおよびＧＭＴＩ動作モードを含む所望のレーダー動作モードのうちのいずれか１つに適合されている、請求項１に記載の調査システム。
【請求項４】
前記受信されたデータは、所望のレーダー動作モードを示すデータを含む、請求項２に記載の調査システム。
【請求項５】
前記処理回路は、前記遠隔制御ユニットの一部として統合され、前記飛行ルートを示すデータを前記空中制御ユニットに送信するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の調査システム。
【請求項６】
前記処理回路は、前記空中制御ユニットの一部として統合され、前記遠隔制御ユニットは、前記１つ以上の画像における前記関心領域を示すデータを前記空中制御ユニットに送信するように構成されている、請求項１〜３に記載の調査システム。
【請求項７】
前記遠隔制御ユニットは、前記画像を表示するための表示デバイスを含むユーザーインターフェースを備え、かつユーザーが前記関心領域を識別する前記データを提供できるように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の調査システム。
【請求項８】
前記関心領域を識別する前記データは、前記表示デバイスに表示された前記画像上で前記ユーザーによって指示された２つ以上のポイントを含む、請求項６に記載の調査システム。
【請求項９】
前記処理回路は、前記関心領域を識別する前記データの位置に対応する前記それぞれの地図内の地図座標を識別するように構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の調査システム。
【請求項１０】
前記処理回路は、前記受信されたデータに基づいて、前記それぞれの地図内の前記関心領域を定義するように構成されている、請求項６〜８のいずれか一項に記載の調査システム。
【請求項１１】
前記航空機は無人航空機である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の調査システム。
【請求項１２】
調査システムで動作可能な遠隔制御ユニットであって、前記調査システムは、通信リンクを介して前記遠隔制御ユニットに動作可能に接続でき、かつ自律飛行能力を有する航空機に搭載可能な空中制御ユニットを備え、前記空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
前記遠隔制御ユニットは、
前記航空機が空中にいる間、前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を受信し、
前記１つ以上の画像内の関心領域であって、前記レーダーによって走査されるように選択される関心領域を示すデータを受け取り、
前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせし、
示された前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別し、かつ
前記レーダーを動作可能にしながら、前記ＵＡＶを前記関心領域上で航行させるための飛行ルートを自動的に生成し、
前記飛行ルートを示すデータを前記空中制御ユニットに送信し、それにより前記空中制御ユニットが前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させることを可能にするように構成されている、遠隔制御ユニット。
【請求項１３】
前記画像を表示するための表示デバイスを含むユーザーインターフェースを備え、かつユーザーが前記関心領域を識別する前記データを提供できるように構成されている、請求項１３に記載の遠隔制御ユニット。
【請求項１４】
調査システムにおいてレーダーを動作させる方法であって、前記調査システムは、飛行機に搭載可能な空中制御ユニットに対し、通信リンクを介して動作可能に接続できる遠隔制御ユニットを備え、前記空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
前記方法は、
前記航空機が空中にいる間、前記遠隔制御ユニットにおいて、前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を受信することと、
前記遠隔制御ユニットにおいて、前記１つ以上の画像内の関心領域を識別するデータを受信することであって、前記関心領域は、前記レーダーによって走査されるように選択される、受信することと、
前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、
前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、
前記レーダーを動作可能にしながら、前記ＵＡＶを前記関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、
前記空中制御ユニットにおいて、前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させることとを含む、方法。
【請求項１５】
前記それぞれの地図は正射写真画像である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ＳＡＲ動作モードおよびＧＭＴＩ動作モードを含む所望のレーダー動作モードのうちのいずれか１つに前記飛行ルートを適合させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記受信されたデータは、所望のレーダー動作モードを示すデータを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記飛行ルートの前記生成は前記遠隔制御ユニットにおいて実行され、前記方法は、前記飛行ルートを前記空中制御ユニットに送信することをさらに含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記飛行ルートの前記生成は、前記空中制御ユニットにおいて実行され、前記方法は、前記１つ以上の画像内の前記関心領域を示すデータを前記空中制御ユニットに送信することをさらに含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記１つ以上の画像を表示デバイスに表示することと、前記表示された画像上の前記関心領域を識別する前記データを受信することとをさらに含む、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記データは、前記表示デバイスに表示された前記画像上でオペレータによって指示された２つ以上のポイントを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記画像内の前記関心領域を識別するデータの位置に対応する前記それぞれの地図内の地図座標を識別することをさらに含む、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記受信したデータに基づいて、前記それぞれの地図内の前記関心領域を定義することをさらに含む、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
航空機に搭載可能な空中制御ユニットであって、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含む空中制御ユニットを備える調査システムにおいてレーダーを動作させる方法であって、
前記方法は、
前記航空機が空中にいる間、前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を生成することと、
前記１つ以上の画像内の関心領域であって、前記レーダーによって走査されるように選択される関心領域を受信することと、前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、示されている前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、前記レーダーを動作可能にしながら、前記ＵＡＶを前記関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、前記空中制御ユニットにおいて、前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させることとを含む、方法。
【請求項２５】
調査システムにおいてレーダーを動作させる方法を実行するために調査システムに動作可能に接続された処理回路によって実行可能な命令のプログラムを有形的に具現化するコンピュータ可読の非一時的メモリデバイスであって、前記調査システムは、飛行機に搭載可能な空中制御ユニットに対し、通信リンクを介して動作可能に接続できる遠隔制御ユニットを備え、前記空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
前記方法は、
航空機が空中にいる間、前記遠隔制御ユニットにおいて、前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を受信することと、
前記遠隔制御ユニットにおいて、前記１つ以上の画像内の関心領域を識別するデータを受信することであって、前記関心領域は、前記レーダーによって走査されるように選択される、受信することと、
前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、
前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、
前記レーダーを動作可能にしながら、ＵＡＶを前記関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、
前記空中制御ユニットにおいて、前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させることとを含む、メモリデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の主題は、空中データ取得システムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人航空機（ＵＡＶ、ドローン、遠隔操縦航空機（ＲＰＡ）または遠隔操縦航空機システム（ＲＰＡＳ）としても知られる）は、対象物の調査および遠隔観測と追跡のための航空システムとして利用されることがある。この目的のために、ＵＡＶには、ある種のデータ取得デバイス（たとえば、電気光学撮像デバイス（カメラ）、レーダーなど）を含む感知サブシステムが装備されている。データ取得デバイスは、現場を調査して検出データを収集し、調査した現場の画像を生成するために使用される。
【０００３】
生成された検出データおよび／または画像は、通信リンクを介して制御ユニットに送信することができ、画像はオペレータが確認できるように表示デバイス上に表示される。制御ユニットは、たとえば、ロックおよび追跡コマンド、ズームインコマンド、センタリングコマンドなどの異なる種類のコマンドを含むユーザー入力を可能にする。コマンドは、たとえば、調査現場にある対象物をロックおよび追跡する感知サブシステムにおいて実行される。
【０００４】
航空機搭載データ感知サブシステムで使用できるレーダーの１つに、合成開口レーダー（ＳＡＲ）がある。ＵＡＶなどの航空プラットフォームに搭載されたＳＡＲは、調査エリアの画像を提供する。ＳＡＲは、レーダー送信間のプラットフォームの動きを利用しながら、連続するレーダー送信エコーのデータを合成することが可能な信号処理アルゴリズムに基づいて動作する。このプロセスによって、合成アンテナ開口が形成され、既知の物理アンテナを使用した場合よりも高解像度の画像を作成することができる。ＳＡＲの高解像度出力は飛行高度や天候に依存せず、昼夜を問わず動作できる。
【０００５】
ＳＡＲモードでは、プラットフォームが移動すると、レーダーが関心領域を走査し、その領域に対する位置を変更する。領域を連続的に走査するために、ＳＡＲは飛行方向にほぼ垂直な方向を指すプラットフォームに搭載される場合が多い（「側方監視機上レーダー」としても知られる）。通常、ＳＡＲモードで動作している場合、航空プラットフォームは関心領域に沿って飛行し、搭載ＳＡＲはその領域の側方を走査する。
【０００６】
別の種類のレーダー動作モードとして、地上移動目標表示（ＧＭＴＩ）がある。ＳＡＲが静止物体の高解像度画像を生成するのに対し、ＧＭＴＩは、地上を移動する車両や人員などの移動物体の検出と地理的位置に重点を置いている。ＧＭＴＩモードでは、レーダーエコーのドップラー変調を利用して、移動物体を識別する。ＧＭＴＩは通常、プラットフォームの前面にあるレーダーが掃引動作することによって実行される。
【０００７】
概要
ＳＡＲモードおよび／またはＧＭＴＩモードで動作するＵＡＶには、所望のモードで所望の関心領域を走査できるように選択された飛行ルートに沿ってＵＡＶを航行させるための特定の指示が与えられる。そのような指示は、たとえば、飛行中のＵＡＶを遠隔制御するＵＡＶオペレータによって、またはＵＡＶにアップロードされた所定の動作計画によって与えることができ、これらの指示には、所望の結果を得るための飛行指示およびレーダー作動指示が含まれる。たとえば、ＳＡＲ動作計画は、ＵＡＶを関心領域の側方と平行して（ＵＡＶがたどるべき一連のウェイポイント（座標）で構成される）あらかじめ定義された戦闘ルートに沿って誘導し、側方に搭載されたＳＡＲによってその領域の走査を可能とするための飛行指示を含む。通常、特定の領域のデータを収集するためにＳＡＲを作動させることが望ましい場合は常に、それぞれの飛行指示を含む指定された動作計画が最初に生成されてＵＡＶにアップロードされ、次に飛行指示に従ってその領域を飛行しながらＳＡＲが作動される。
【０００８】
ただし、場合によっては、あらかじめ定義された動作計画を実行する準備ができていない状態で、ＳＡＲデータ取得をリアルタイムで作動させる必要がある。当然、適切な飛行指示をその場で生成しなければならない。このプロセスは、時間がかかり、ＳＡＲ作動の初期化が遅れる可能性があるため、ＳＡＲの動作が複雑になる。さらに、動作計画の準備中に余分な飛行時間を使うことで、リソースの過剰な消費をもたらす可能性もある。
【０００９】
たとえば、搭載された電気光学データ取得デバイスを操作している間に、ＳＡＲデータ取得に切り替える必要が生じる場合がある。ＳＡＲとは異なり、電気光学データ取得デバイス（たとえば、カラー、白黒、赤外線カメラ、レーザーベースの走査デバイスのいずれか１つ）は、悪天候で動作する能力に制限がある。電気光学データ取得デバイスは雲を貫通しないため、曇天下では不十分な結果しか得られない。天候が急に変化した場合、搭載されたＳＡＲを作動させて、電気光学デバイスとほぼ同じ領域を走査し、代替のデータソースを提供することができれば、有益である。ただし、前述のように、ＳＡＲをその場で即時に作動させるために、動作計画を常に利用できるとは限らない。
【００１０】
本開示の主題は、あらかじめ定義された適切な飛行命令がなくとも、搭載レーダーを（たとえば、ＳＡＲまたはＧＭＴＩモードで）迅速かつ便利に作動可能にするＵＡＶ調査システムおよび方法を含む。これにより、レーダーデータ取得デバイスのアドホック動作が可能になり、ＥＯデータ取得からレーダーデータ取得に切り替えたり、ＥＯ感知デバイスと並行してレーダーを作動させたりすることができる。
【００１１】
本開示の主題の一態様によれば、自律飛行能力を有する航空機（たとえば、ＵＡＶ）に搭載可能な空中制御ユニットであって、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含む空中制御ユニットに対し、通信リンクを介して動作可能に接続できる遠隔制御ユニットを備える調査システムであって、
ＥＯデータ取得デバイスは、ＵＡＶが空中にある間、調査エリアの１つ以上の画像を撮像し、かつ画像を制御ユニットに送信するように構成され、
遠隔制御ユニットは、１つ以上の画像内の関心領域を識別するデータを受信するように構成され、関心領域はレーダーによって走査されるように選択され、
調査システムは、処理回路をさらに備え、処理回路は、受信したデータに応じて、
１つ以上の画像を１つ以上の画像に表示された領域のそれぞれの地図と位置合わせし、
画像内で識別された関心領域に対応するそれぞれの地図におけるサブ領域を識別し、かつ
レーダーを動作可能にしながら、ＵＡＶを関心領域上で航行させるための飛行ルートを自動的に生成するように構成され、
空中制御ユニットは、
飛行ルートに沿った航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するためにレーダーを作動させるように構成されている、調査システムが提供される。
【００１２】
本開示の主題の特定の例によれば、システムは、技術的に可能な組み合わせおよび／または順列で以下に列挙される追加の特徴（ｉ-ｘ）を備え得る。
ｉ．飛行ルートは、ＳＡＲ動作モードおよびＧＭＴＩ動作モードを含む所望のレーダー動作モードのうちのいずれか１つに適合されている、調査システム。
ｉｉ．それぞれの地図は正射写真である、調査システム。
ｉｉｉ．受信されたデータは、所望のレーダー動作モードを示すデータを含む、調査システム。
ｉｖ．処理回路は、遠隔制御ユニットの一部として統合され、飛行ルートを示すデータを空中制御ユニットに送信するように構成されている、調査システム。
ｖ．処理回路は、空中制御ユニットの一部として統合され、遠隔制御ユニットは、１つ以上の画像における関心領域を示すデータを空中制御ユニットに送信するように構成されている、調査システム。
ｖｉ．遠隔制御ユニットは、画像を表示するための表示デバイスを有するユーザーインターフェースを含み、かつユーザーが関心領域を識別するデータを提供できるように構成されている、調査システム。
ｖｉｉ．関心領域を識別するデータは、表示デバイスに表示された画像上でユーザーによって示された２つ以上のポイントを含む、調査システム。
ｖｉｉｉ．処理回路は、関心領域を識別するデータの位置に対応するそれぞれの地図内の地図座標を識別するように構成されている、調査システム。
ｉｘ．処理回路は、受信されたデータに基づいて、それぞれの地図内の関心領域を定義するように構成されている、調査システム。
ｘ．航空機は無人航空機である、調査システム。
【００１３】
本開示の主題の別の態様によれば、調査システムで動作可能な遠隔制御ユニットであって、調査システムは、通信リンクを介して遠隔制御ユニットに動作可能に接続でき、かつ自律飛行能力を有する航空機に搭載可能な空中制御ユニットを備え、空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
前記遠隔制御ユニットは、
航空機が空中にいる間、ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査領域の１つ以上の画像を受信し、１つ以上の画像内の関心領域を示すデータを受信し、関心領域はレーダーによって走査されるように選択され、１つ以上の画像を１つ以上の画像に表示された領域のそれぞれの地図と位置合わせし、関心領域に対応するそれぞれの地図におけるサブ領域を識別し、レーダーを動作可能にしながら、ＵＡＶを関心領域上で航行させるための飛行ルートを自動的に生成し、飛行ルートを示すデータを空中制御ユニットに送信し、それにより空中制御ユニットが飛行ルートに沿った航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行できるようにし、かつ関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するためにレーダーを作動させるように構成されている、遠隔制御ユニットが提供される。
【００１４】
本開示の主題の別の態様によれば、調査システムにおいてレーダーを動作させる方法であって、調査システムは、飛行機に搭載可能な空中制御ユニットに対し、通信リンクを介して動作可能に接続できる遠隔制御ユニットを備え、空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
前記方法は、
航空機が空中にいる間、遠隔制御ユニットにおいて、ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を受信することと、
遠隔制御ユニットにおいて、１つ以上の画像内の関心領域を識別するデータを受信することであって、関心領域はレーダーによって走査されるように選択される、受信することと、１つ以上の画像を１つ以上の画像に表示された領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、関心領域に対応するそれぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、レーダーを動作可能にしながら、ＵＡＶを関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、空中制御ユニットにおいて、飛行ルートに沿った航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するためにレーダーを作動させることとを含む、方法が提供される。
【００１５】
本開示の主題の別の態様によれば、調査システムにおいてレーダーを動作させる方法を実行するために調査システムに動作可能に接続された処理回路によって実行可能な命令のプログラムを有形的に具現化するコンピュータ可読の非一時的メモリデバイスであって、調査システムは、飛行機に搭載可能な空中制御ユニットに対し、通信リンクを介して動作可能に接続できる遠隔制御ユニットを備え、空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
方法は、
航空機が空中にいる間、遠隔制御ユニットにおいて、ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を受信することと、
遠隔制御ユニットにおいて、１つ以上の画像内の関心領域を識別するデータを受信することであって、関心領域はレーダーによって走査されるように選択される、受信することと、１つ以上の画像を１つ以上の画像に表示された領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、関心領域に対応するそれぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、レーダーを動作可能にしながら、ＵＡＶを関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、空中制御ユニットにおいて、飛行ルートに沿った航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するためにレーダーを作動させることとを含む、メモリデバイスが提供される。
【００１６】
本開示の主題の別の態様によれば、調査システムにおいてレーダーを動作させる方法であって、調査システムは、飛行機に搭載可能な空中制御ユニットを備え、空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
前記方法は、
航空機が空中にいる間、ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を生成することと、
１つ以上の画像内の関心領域を識別するデータを受信することであって、関心領域はレーダーによって走査されるように選択される、受信することと、１つ以上の画像を１つ以上の画像に表示された領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、示されている関心領域に対応するそれぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、レーダーを動作可能にしながら、ＵＡＶを関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、空中制御ユニットにおいて、飛行ルートに沿った航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するためにレーダーを作動させることとを含む、方法が提供される。
【００１７】
本開示の主題の別の態様によれば、自律飛行能力を有し、かつ通信リンクを介して遠隔制御ユニットに動作可能に接続されたＵＡＶであって、空中制御ユニットおよび遠隔制御ユニットは調査システムを構成し、空中制御ユニットは電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを備え、
ＥＯデータ取得デバイスは、ＵＡＶが空中にある間、調査エリアの１つ以上の画像を撮像し、かつ画像を制御ユニットに送信するように構成され、
遠隔制御ユニットは、１つ以上の画像内の関心領域を識別するデータを受信するように構成され、関心領域はレーダーによって走査されるように選択され、
調査システムは、処理回路をさらに備え、処理回路は、受信したデータに応じて、
１つ以上の画像を１つ以上の画像に表示された領域のそれぞれの地図と位置合わせし、
画像内で識別された関心領域に対応するそれぞれの地図におけるサブ領域を識別し、かつ
レーダーを動作可能にしながら、ＵＡＶを関心領域上で航行させるための飛行ルートを自動的に生成するように構成され、
空中制御ユニットは、
飛行ルートに沿った航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するためにレーダーを作動させるように構成されている、ＵＡＶが提供される。
【００１８】
上記の本開示の主題の様々な態様は、任意の技術的に可能な組み合わせまたは必要な変更を加えた順列で、上記の特徴（ｉ-ｘ）の１つ以上を任意選択で含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
特許請求される主題を理解し、それが実際にどのように実行され得るかを理解するために、添付の図面を参照して、非限定的な例としてのみ、種々の実施形態をここで説明する。
【００２０】
【図１】本開示の主題の一例によるＵＡＶベースの調査システムの高レベルの図である。
【図２】本開示の主題の一例によるＵＡＶベースの調査システムのブロック図である。
【図３】本開示の主題の例に従って実行される一連の動作のフローチャートである。
【図４ａ】電気光学撮像装置によって生成された領域の画像の例である。
【図４ｂ】図４ａに示す領域の地図の例である。
【図４ｃ】図４ｂの正射写真に示されている領域の地図を示す。
【図５】本開示の主題の一例によるＳＡＲモードの飛行ルートを示す概略上面図である。
【図６】本開示の主題の一例によるＧＭＴＩモードの飛行ルートを示す概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
特に明記しない限り、以下の記述から明らかなように、明細書の記述全体を通して、「受信する」、「識別する」、「生成する」、「実行する」、「作動させる」などの用語を使用する場合は、データを操作および／または他のデータに変換するコンピュータ化デバイスの動作および／または処理を含んでおり、当該データはたとえば電子量などの物理量として表され、および／または当該データは物理的な対象物を表す。
【００２２】
「制御ユニット」、「制御ユニット」などの用語は、少なくとも１つのコンピュータプロセッサ（たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、集積回路（ＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）などの特定のプロセッサ用に作成または移植されたファームウェア、マイクロコントローラー、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）を含み、かつ本明細書に開示されるように、（たとえば、プロセッサに動作可能に接続されたコンピュータメモリにロードされた）コンピュータ命令を実行するように構成され、かつ動作可能であるデータ処理回路を有する任意の種類の電子デバイスを含むように包括的に解釈されるものとする。
【００２３】
本明細書で使用されるように、「たとえば」、「など」、「例として」などの語句およびその変形は、本開示の主題の非限定的な実施形態を説明するものである。本明細書における「１つの事例」、「いくつかの事例」、「他の事例」またはそれらの変形への言及は、実施形態に関連して記述された特定の特徴、構造または特性が、本開示の主題の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、「１つの事例」、「いくつかの事例」、「他の事例」またはその変形の表現は、必ずしも同じ実施形態を指すとは限らない。
【００２４】
特許請求された主題のあるいくつかの特徴は、明快にするために別々の実施形態の文脈で記載されているが、これらを組み合わせて提供しても単一の実施形態で提供してもよいことを理解されたい。逆に、本発明の様々な特徴は、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で記載されているが、これらは別々に提供することも任意の好適な部分組み合わせで提供することもできる。本発明を、特定の実施形態に関して示し、説明しているが、これは限定的なものではない。本明細書の読み手は、特許請求された主題の範囲内において数々の変形、変更、および改良に思い至るであろう。
【００２５】
特許請求された主題の実施形態では、図３に示される段階よりも少ない、多い、および／または異なる段階が実行されてもよい。特許請求された主題の実施形態では、図３に示される１つ以上の段階は、異なる順序で実行されてもよく、および／または段階のうちの１つ以上のグループは、同時に実行されてもよい。
【００２６】
図２は、本開示の主題の実施形態によるシステム構成の概略図を示している。制御ユニット１１０に関して説明されるものなど、図２のいくつかの要素は、一箇所に集中されるか、または二箇所以上に分散されてもよい。本開示の主題の他の実施形態では、システムは、図２に示される要素よりも少ない、多い、および／または異なる要素を備え得る。たとえば、図２の感知取得サブシステムは単一のユニットとして示されているが、他の例では、たとえば個別のＥＯデータ取得ユニットとレーダーユニットとを含む分散サブシステムとして設計されてもよい。
【００２７】
本明細書で特定の方向および／または角度の値が与えられる場合、それらは、関連分野で知られている実際の公差内で許容可能な値の範囲を含むように意図されることを理解されたい。さらに、明解にするため、「実質的に」という用語は、本明細書では許容範囲内の値の変動の可能性を示唆するために使用される。一例によれば、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、任意の指定された値の上下で最大１５％の変動が可能であることを示唆していると解釈されるべきである。別の例によれば、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、任意の指定された値の上下で最大１０％の変動が可能であることを示唆していると解釈されるべきである。さらに別の例によれば、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、任意の指定された値の上下で最大５％の変動が可能であることを示唆していると解釈されるべきである。さらなる例によれば、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、任意の指定された値の上下で最大２．５％の変動が可能であることを示唆していると解釈されるべきである。指定された値は、絶対値（たとえば、実質的に４５°を超えない、実質的に垂直など）または相対値（たとえば、実質的にｘの高さを超えないなど）とすることができる。
【００２８】
上記を念頭に置いて、ここで、本開示の主題の一例による、調査システムの概略図を示す図１に注目する。図１は、ＵＡＶベースの調査および追跡システム１００の高レベルの図示の例を提供する。本明細書に記載された説明は主にＵＡＶに関係するが、これは単に非限定的な例として示されたものであって、ＵＡＶに関して開示された原理は、たとえばＳＡＲ／ＧＭＴＩ作動時の自動操縦機能が設定された有人航空機の自律モードなど、他の種類の航空機にも同様に実施できることに留意されたい。
【００２９】
上記を念頭に置いて、一例によるＵＡＶベースの調査システム１００の概略図を示す図１に注目する。システム１００は、ある場所に配置された制御ユニット１１０（地上制御ユニット（ＧＣＵ）としても知られる）と、別の場所で飛行する、感知サブシステムを積載するＵＡＶ１２０とを備える。以下の説明では、ＵＡＶに搭載された空中制御ユニット２０と区別するために、制御ユニット１１０を「遠隔制御ユニット」と呼ぶことがある。図１は、関心領域（ＡＯＩ）１８０を調査するＵＡＶ１２０を示す。遠隔制御ユニットは、オペレータがＵＡＶの動作を監視および制御できるように構成されている。ＵＡＶ１２０の制御は、ＵＡＶ自体の動作に対する制御（たとえば飛行命令）と、ＵＡＶに装着されている各種ペイロードの動作に対する制御の両方を含み得る。ＵＡＶによって実行される動作は、人間のオペレータ１５０によって制御されてもよく、代替的に一部または完全に自律的であってもよい。制御システム１１０は、見通し内（ＬＯＳ）および／または見通し外（ＢＬＯＳ）通信リンクを介してＵＡＶ１２０と通信することができる。
【００３０】
図２は、本開示の主題のいくつかの例による、ＵＡＶベースの調査システム１００のブロック図である。図２は、通信リンクを介してＵＡＶ１２０搭載の空中制御ユニット２０に接続された遠隔制御ユニット１１０を示す。空中制御ユニット２０は、たとえば、感知サブシステム１３６、飛行制御デバイス１３０に動作可能に接続された飛行制御回路１３２を含む。感知サブシステム１３６は、電気光学（ＥＯ）取得デバイス１２２とレーダー１２４とを含むデータ取得ペイロードを備える。データ取得ペイロードは、関心領域を調査し、感知データを生成し、通信リンク１６０を介して遠隔制御ユニット１１０に感知データを送信するために使用される。感知データには、データ取得ペイロードによって取得または生成されたデータが含まれる（たとえば、調査された関心領域の撮像画像、撮像画像で識別された物体を特徴付けるデータなど）。いくつかの例では、レーダー１２４は、ＳＡＲモードおよびＧＭＴＩモードを含む異なる動作モードで動作することができる。図２は、一般にＳＡＲモードでのレーダー１２４の動作を制御するように構成されたＳＡＲ制御回路１２６を例示する。いくつかの非限定的な例によれば、ＳＡＲ制御回路１２６は、以下で説明するように、関心領域上を飛行しながらＳＡＲ動作を制御するように指定されたＳＡＲ動作命令を実行するように構成されている。同様に、ＧＭＴＩ制御回路１２８は、ＧＭＴＩモードでのレーダーの動作を制御するように構成されている。
【００３１】
飛行制御回路１３２は、ＵＡＶの飛行を制御するように構成されている。いくつかの例によれば、飛行制御回路は、ＵＡＶを所望の飛行経路に沿って誘導するために、各種のＵＡＶ飛行制御デバイス１３０に動作命令を提供するように構成されている。以下でさらに説明するように、飛行経路は、たとえば、ＳＡＲモードまたはＧＭＴＩモードで搭載レーダーによるデータ取得を可能にするために指定された飛行経路とすることができる。
【００３２】
ＵＡＶ飛行制御デバイス１３０は、たとえば、ＵＡＶを現在の位置から新しい所望の位置に誘導するように構成された、スロットル、安定板、補助翼および方向舵を含む。各種制御ユニット（図示せず）は、その動作を制御するための専用の飛行制御デバイスにそれぞれ動作可能に接続することができる。
【００３３】
空中制御ユニット２０は、遠隔制御ユニット１１０と通信するための通信ユニット１２８をさらに備える。いくつかの例では、空中制御ユニット２０は、受信コマンドを指定されたユニットに配信するように構成されたインターフェース１３４をさらに備えることができる。たとえば、飛行命令はインターフェース１３４によって飛行制御回路１３２に転送され、ＥＯまたはレーダー作動命令はインターフェース１３４によって関連するデータ取得デバイスに転送される。
【００３４】
感知データ（たとえば、撮像画像）は、空中制御ユニット２０によって送信され、遠隔制御ユニット１１０で受信されて、オペレータが確認できるように表示デバイス（たとえば、１つ以上のＬＥＤスクリーン。例として、ユーザーインターフェース１１４の一部として示される）に表示される。いくつかの例では、感知サブシステム１２０は、照準された物体を見つけて追跡するようにさらに構成することができる。
【００３５】
ユーザーインターフェース１１４は、１つ以上の表示デバイスに加えて、オペレータがコマンドなどのユーザー入力を与えられるようにした種々の入力デバイス（たとえば、タッチスクリーン、マウス、ジョイスティックなど）を備えることができる。コマンド処理回路１１６は、受信したユーザー入力を処理し、かつ、たとえば感知サブシステムに対して様々な動作を実行するように指示するための命令を与えるコマンドをはじめとする、ＵＡＶで実行すべきそれぞれのコマンドを生成するように構成されている。たとえば、ユーザー入力には、ＥＯ感知デバイスやレーダーなどの特定のデータ取得デバイスに対する制御コマンドが含まれる。上記のように、コマンドには、たとえば、ロックおよび追跡コマンド、ズームコマンド、センタリングコマンドなどが含まれる。感知サブシステムは、受信した命令を実行し、制御ユニットに所望の感知データを提供するように構成されている。
【００３６】
本開示の主題の特定の例によれば、遠隔制御ユニット１１０は、ＥＯ対レーダー処理回路１０をさらに備える。以下でより詳細に説明するように、ＥＯ対レーダー処理回路１０は、ＳＡＲモードまたはＧＭＴＩモードでレーダーを動作させるためのレーダー動作計画を自動的に生成するように構成されている。動作計画は、ＥＯデータ取得デバイス１２２によって撮像され、制御ユニット１１０によって表示されたＥＯ画像に対して与えられたユーザー入力に基づいてＵＡＶを制御するための飛行命令を含む。例として、ＥＯ対レーダー処理回路１０は、ＳＡＲモードで感知サブシステム１３６を動作させるための動作計画を生成するためのＳＡＲ処理モジュール１１６と、ＧＭＴＩモードで感知サブシステムを動作させるための動作計画を生成するためのＧＭＴＩ処理モジュール１１８とを備える。ＥＯ対レーダー処理回路１０の機能の詳細は、図３を参照して以下に説明する。
【００３７】
いくつかの例によれば、調査システム１００は、コアＵＡＶ制御システム（ＣＵＣＳ、地上と空中の両方のＵＡＶ制御部品を含む）を実装するためのＮＡＴＯ仕様であるＳＴＡＮＡＧ４５８６の要件に準拠するように設計することができる。ＳＴＡＮＡＧ４５８６によれば、制御システム１１０は、アプリケーションサーバユニット、車両固有モジュール、およびプライマリＢ／ＬＯＳ地上データ端末に順に接続されたクライアントモジュール（オペレータ制御盤）を備える。
【００３８】
アプリケーションサーバユニットは、様々なタスクの実行を可能にするように構成された１つ以上のコンピュータ化デバイス（たとえばコンピュータサーバ）を含む。各サーバは、適切なコンピュータメモリと必要なデータ処理機能を提供する１つ以上のコンピュータプロセッサとを備えたコンピュータ化デバイスである。
【００３９】
アプリケーションサーバユニットは、非限定的な例として、ＵＡＶの飛行を制御するように構成された飛行制御サーバと、ＵＡＶに装着されたそれぞれのデータ取得デバイス（たとえば、カメラ、レーダー、通信インテリジェンスデバイスなど）に動作可能に接続された様々なデータ取得サーバを含み得る。
【００４０】
Ｂ／ＬＯＳ  ＧＤＴは、ＵＡＶ搭載制御システムの一部であるそれぞれの空中データ端末（Ｂ／ＬＯＳ  ＡＤＴ）を介してＵＡＶと通信するように構成されている。ＧＤＴとＡＤＴとの間の通信は、見通し内通信（ＬＯＳ）または衛星ベースで見通し外通信（Ｂ−ＬＯＳ）とすることができる。通信ユニット１１２は、地上データ端末（Ｂ／ＬＯＳ  ＧＤＴ）を備えるか、またはそれに動作可能に接続することができ、通信ユニット１２８は、空中データ端末（Ｂ／ＬＯＳ  ＡＤＴ）を備えるか、またはそれに動作可能に接続することができる。
【００４１】
図３は、本開示の主題のいくつかの例に従って実行される一連の動作のフローチャートである。図３を参照して説明する動作は、たとえば、図２を参照して上述された原理に従って構成された調査システム１００によって実行することができる。ただし、図３の要素を参照した動作の記述はいずれも、例として説明することを目的としており、決して限定的なものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。
【００４２】
ブロック３０１において、空中電気光学データ取得デバイス（たとえば、ＵＡＶ１２０搭載の１２２）によって生成される調査現場の１つ以上の画像が、制御ユニット（たとえば、１１０）で受信される。受信した画像は表示デバイスに表示され、オペレータが確認することができる。いくつかの例では、調査現場の連続的な映像を提供する目的で、画像が連続的に撮像され、連続的に送信され、制御ユニットに表示される。
【００４３】
ＥＯデータ取得デバイスと共に、レーダー（たとえば、ＳＡＲモード）を作動させることが望ましい場合もある。このような場合、両方の種類のデータ取得デバイス（たとえば、ＥＯおよびＳＡＲモードのレーダー）によって生成された感知データを、制御ユニットで受信し、たとえば並べて表示することができる。たとえば、空が曇った場合、ＥＯデータの取得は、少なくとも一部の時間だけ有効としてもよいし、あるいは後に再び晴天となった時点で有効としてもよい。ＳＡＲデータ出力を使用してＥＯデータ出力を補完することができるので、雲がＥＯデータ取得デバイスのＬＯＳを覆い隠すような場合に役立つ。他の事例では、ＥＯデータ取得デバイスの代わりにＳＡＲを作動させることが望ましい場合がある。たとえば、空に雲の多い状態が長時間続くと、ＥＯデータ取得デバイスの視界が完全に妨げられる。
【００４４】
ブロック３０３において、（たとえば、ＳＡＲモードまたはＧＭＴＩモードの）レーダーによって走査されるべき関心領域を示すデータ入力が、制御ユニットで受信される。レーダー関心領域（本明細書では「レーダー目標領域」とも称する）を示すデータ入力は、たとえば、制御ユニット１１０のオペレータによって提供され得る。上述のように、本開示の主題によれば、制御ユニット１１０は、レーダー目標領域を表示または選択するためのユーザー対話を可能にするユーザーインターフェース（１１４）を備える。このため、オペレータは、空中ＥＯデータ取得デバイス１２２によって生成され、表示デバイス上に表示され、レーダー目標領域がマークされた画像（たとえば、ビデオストリーム）と対話することができる。たとえば、オペレータは、コンピュータのマウス、タッチパッド、ジョイスティックなどのポインティングデバイスを使用して、領域がマークされた表示画像またはビデオストリーム上の２つ以上のポイントを指してクリックすることができる。特に、本明細書で使用される用語「オペレータ」（または「ユーザー」）は、人間のオペレータおよびロボットのオペレータ（ボット）を想定している。たとえば、ＥＯ対レーダー処理回路１０は、所定の条件に基づいてレーダー目標領域の表示された画像に自動的に表示を提供するように構成された専用コンピュータプログラムを含み得る。たとえば、ＥＯ出力画像は対応する画像処理回路で処理することができ、画像内の領域または物体があらかじめ定義された条件（サイズ、形状、色など）に適合している場合は、その領域または物体はＥＯ画像内で自動的にマークされ、レーダーでさらに検査される。この構成を選択すれば、画像からレーダーへの完全自律的な移行が可能となる。
【００４５】
図４ａは、ＵＡＶに搭載されたＥＯデータ取得デバイスによって撮像された特定領域の航空写真（たとえば、ＥＯ映像出力からの画像）を示す。図４ａには２つの十字が表示されており、各十字はレーダー目標領域をマークするそれぞれのポイントを示す。特に、レーダー目標領域をマークするためのユーザー入力は、図示の例とは異なる場合があり、より多くのポイント（３ポイント、４ポイントなど）を含んでいてもよいし、あるいは他の種類のマーク（たとえば、長方形、円、または目標領域周辺に描かれた他の形状）を含んでいてもよい。
【００４６】
ブロック３０５では、画像から地図（正射写真）への位置合わせ処理が実行される。この処理では、レーダー目標領域を示す表示画像（ＥＯ画像出力）と同じ領域の正射写真画像とが、同じ座標系に配置される。位置合わせは、たとえば、ＥＯによってＥＯ対レーダー処理回路１０内の位置合わせモジュール１１９に対して実行することができる。図４ｂは、図４ａと同じ領域の正射写真画像（正射写真地図としても知られる）である。図４ｂに示すように、正射写真画像は地図と同様に、均一な表面形状および縮尺を特徴とし、地図化された領域を正確に表現するものである。
【００４７】
画像に表示されている領域の正射写真画像は、たとえばデータリポジトリ１２または遠隔画像／地図ライブラリなどの他のソースから取得することができる。たとえば、当技術分野で知られているように、地球上のＵＡＶの位置および地球上のレーダー目標領域の位置に基づいて、正射写真を適切に識別することができる。
【００４８】
ブロック３０７で、画像と正射写真との位置合わせが完了すると、ＥＯ画像出力上のマークに対応する正射写真画像の座標が正射写真（たとえば、ＥＯ対レーダー処理回路１０）で識別され、それにより、ＥＯ画像で識別された関心領域に対応する正射写真におけるサブ領域が識別される。図４ｂには２つの十字が表示されており、各十字は、（図４ｂに示す）正射写真を（図４ａに示す）画像と位置合わせすることによって正射写真で識別されたＥＯ画像出力内のポイント（たとえば、ユーザーが入力したポイント）に対応するそれぞれの点を示す。
【００４９】
遠隔制御ユニット１１０はさらに、ユーザーが画像に入力したマークに基づいて正射写真内のレーダー目標領域を定義するように構成することができる。これは、適切な処理回路、たとえば、ＳＡＲモードで動作するときはＳＡＲ処理回路１１６、ＧＭＴＩモードで動作するときはＧＭＴＩ処理回路１１８によって達成することができる。たとえば、画像に入力されたポイントによって目標領域がマークされる場合、制御ユニット１１０は、マークされたポイントの周囲の領域を定義するように構成することができる。たとえば、ＳＡＲ目標領域をマークするために２つのポイントが使用された場合、その２つのポイントに基づいて四角形を定義することができる。四角形の辺はポイント間の距離に従って定義される。たとえば、２つのマークされたポイントは、各辺がマークされたポイント間の距離に基づいて定義された正方形の１つの辺を定義する。さらに多くのポイントを使用してＳＡＲ目標領域をマークする場合、すべてのポイントを囲む領域をＳＡＲ目標領域として定義できる。他の例では、目標領域をマークするために画像内に図形（たとえば、四角形または円）が描かれた場合、その図形を画像から地図（正射写真）への位置合わせ出力に基づいて画像から地図にコピーできる。
【００５０】
ブロック３０９で、動作計画が自動的に生成される。動作計画は、所望のモードでレーダーによる目標領域の走査を可能にする飛行ルートを含む。飛行ルートは一連のウェイポイント（地図座標）で定義することができる。上記で説明したように、ＳＡＲは、飛行方向に対して実質的に垂直な領域を走査する、側方監視機上レーダーである。したがって、地図内にＳＡＲ目標領域が与えられると、ＳＡＲが目標領域を走査することを可能にする飛行ルートが（たとえば、ＳＡＲ処理回路１１６によって）生成される。動作計画は、飛行ルートに沿ってＳＡＲを作動させるための作動指示をさらに含み得る。
【００５１】
上述のように、本開示の主題は、ＳＡＲモードおよびＧＭＴＩモードを含む異なるレーダー作動モードでのレーダー作動のための自動ＥＯ駆動ＵＡＶ制御を企図している。ＧＭＴＩモードが作動すると、ブロック３０９を参照して上記で説明した動作がＧＭＴＩ動作に適合される。一例によれば、ＧＭＴＩモードでのレーダー動作は、ＵＡＶの前部（たとえば、ＵＡＶの機首）に位置するレーダーを左右に動かして、特定の走査角度で水平に走査し、ついでレーダーを垂直に動かして異なる高度で別の水平走査を行うことを含む。したがって、動作計画は、ＵＡＶの前面から目標領域の走査を可能にする飛行ルートに沿ってＵＡＶを導くための飛行命令を含む。
【００５２】
図４ｃは、図４ｂの正射写真に示されている領域の地図を示す。当技術分野で知られているように、正射写真は同じ領域の地図と位置揃え（オーバーレイ）することができ、したがって、地図と対応する正射写真とは、本明細書では同等物と見なされる。したがって、いくつかの例では、正射写真ではなく、描画された地図に対していくつかの処理を実行することができる。たとえば、以下で説明する飛行ルートの生成は、正射写真ではなく、対応する描画地図上で行うことができる。
【００５３】
図５および６は、それぞれＳＡＲモードとＧＭＴＩモード用に指定された飛行ルートを示す。図５は、本開示の主題のいくつかの例による、ＳＡＲ動作モードの飛行ルートの概略上面図である。図５は、ＥＯ画像上でなされた入力に基づいて正射写真または地図上でリアルタイムに自律的に生成され、かつレーダー目標領域５２０を識別する飛行ルート５１０の簡略化された例を示す。飛行ルートは、ＳＡＲモードで目標領域５２０の走査を可能にする。この特定の例では、ルートは目標領域を囲み、ＳＡＲ動作に必要な側方表示を可能にする。ＳＡＲの走査範囲５０５は、目標領域５２０の半分をカバーするため、目標領域全体を走査するためには、目標領域上を２回通過する必要がある。
【００５４】
図６は、本開示の主題のいくつかの例による、ＧＭＴＩ動作モードの飛行ルートの概略上面図である。図６は、ＥＯ画像上でなされた入力に基づいて正射写真または地図上でリアルタイムに自律的に生成され、かつレーダー目標領域５２０を識別する飛行ルート６１０の簡略化された例を示す。飛行ルートは、ＧＭＴＩモードで目標領域５２０の走査を可能にする。この特定の例では、ルートは２回の目標領域上の通過が含む。各通過において、目標領域の一部がＵＡＶの前面にあるレーダーによって走査される。したがって、目標領域がわかれば、その目標領域を所望の動作モードのレーダーで走査するための飛行ルートを自動的に生成することができる。
【００５５】
動作計画が利用可能になると、その動作計画がＵＡＶによって実行され、飛行ルートに沿ったＵＡＶの自律飛行が可能となる（ブロック３１１）。実行中、ＵＡＶは飛行ルートに沿った飛行指示に従って飛行し、レーダーを所望の動作モードで作動させることができる。飛行ルートをたどるための飛行命令は、飛行制御回路１３２によって生成および実行することができる。たとえば、制御回路１３２は、ルートに沿ってＵＡＶを導くために、様々な搭載飛行デバイス１３０に対して特定の命令を生成するように構成することができる。レーダーが作動して、所望のレーダー出力が得られる。レーダーの作動は、たとえば、所望の動作モードに従って適切な処理回路により制御することができる。レーダー出力は制御ユニット１１０に送り返され、表示デバイスに表示される。いくつかの例によれば、ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された画像は、レーダー出力（たとえば、２つの隣接する表示デバイス）に並べて表示され、オペレータが両方の種類のデータを同時に見ることができる。
【００５６】
一部のシステム設計によれば、ＵＡＶは、特に、あらかじめプログラムされた飛行ルートに従って飛行し、かつ飛行中にレーダーを作動させるように構成された既製の（ＯＴＳ）デバイスであってもよい。この場合、飛行ルートは、所望のレーダー動作モード（たとえば、ＳＡＲモードまたはＧＭＴＩモード）の動作要件に従って生成される。ＯＴＳのＵＡＶが使用されている場合、上記のようにＥＯ画像に関して出された指示に従って飛行ルートを自動生成できるように調査システムに加えられた特定の修正は、ＯＴＳのＵＡＶを変更する必要を避けるため、遠隔制御ユニットで実施してもよい。
【００５７】
いくつかの代替システム設計では、遠隔制御ユニット１１０に割り当てられたものとして上述したいくつかの機能を、空中制御ユニット２０に割り当ててもよい。たとえば、制御ユニットで受信された関心領域を示す情報が、空中制御ユニット２０に送信され、ブロック３０５〜３１１を参照して上述した動作がそこで実行されてもよい。あるいは、関心領域の表示がコンピュータによって自動的に生成される場合、システムのほぼすべての機能は空中制御ユニット２０によって実行される。このため、空中制御ユニット２０は、画像と地図との位置合わせおよび飛行ルート生成機能をはじめとする、ＥＯ対レーダー処理回路１０と同様の機能を有する空中ＥＯ対レーダー処理回路を備えていてもよい。
【００５８】
さらに別のシステム設計では、調査システムの機能を遠隔制御ユニットと空中制御ユニットとに分散させてもよい。たとえば、画像と地図との位置合わせは遠隔制御ユニット１１０で実行されてもよく、飛行ルートの生成は空中制御ユニット１２０で実行されてもよい。
【００５９】
本開示の主題は主に無人航空機を指しているが、これは例として挙げたものであって、他の種類の自律車両、たとえば自律飛行能力を有する操縦航空機（たとえば、自動操縦機）や、地上や船舶の無人車両などの他の種類の自律型車両も企図することに留意されたい。
【００６０】
本開示の主題は、本開示の主題の方法を実行するためにコンピュータ可読の非一時的なコンピュータ使用可能媒体上に実装されるコンピュータプログラムを企図する。本開示の主題は、本開示の主題の方法を実行するためにコンピュータによって実行可能な命令のプログラムを有形的に具現化するコンピュータ可読の非一時的コンピュータメモリをさらに企図する。
【００６１】
本明細書において「非一時的」という用語は、一時的な伝播信号を除外するために使用されるが、それ以外の場合、用途に適した揮発性または不揮発性のコンピュータメモリ技術を含む。
【００６２】
本開示の主題は、その用途において、本明細書に含まれる説明の詳細や図面に示される詳細に限定されるものではないことを理解されたい。本開示の主題は、他の実施形態が可能であり、様々なやり方で実施および実行することができる。
【００６３】
したがって、本明細書で使用される表現および用語は、説明を目的とするものであり、限定的なものと見なされるべきではないことを理解されたい。そのため、当業者は、本開示の基づく概念が、本開示の主題のいくつかの目的を実行するための他の構造、方法、およびシステムを設計するための基礎として容易に利用できることを理解するであろう。
【図１】
2021508893.tif 000003
【図２】
2021508893.tif 000004
【図３】
2021508893.tif 000005
【図４ａ】
2021508893.tif 000006
【図４ｂ】
2021508893.tif 000007
【図４ｃ】
2021508893.tif 000008
【図５】
2021508893.tif 000009
【図６】
2021508893.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月26日(2020.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律飛行能力を有する航空機に搭載可能な空中制御ユニットであって、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含む空中制御ユニットを備える調査システムであって、
前記ＥＯデータ取得デバイスは、前記航空機が空中にある間、調査エリアの１つ以上の画像を撮像し、かつ前記画像を前記制御ユニットに送信するように構成され、
前記遠隔制御ユニットは、前記１つ以上の画像における関心領域を識別するデータを提供するために、オペレータが前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された前記１つ以上の画像とリアルタイムに交信できるように構成され、前記関心領域は、前記レーダーによって走査されるように選択され、
調査システムは、処理回路をさらに備え、前記処理回路は、関心領域を識別する前記受信したデータに応じて、
前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせし、
前記画像内で識別された前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別し、かつ
前記レーダーを動作可能にしながら、前記ＵＡＶを前記関心領域上で航行させるための飛行ルートを自動的に生成するように構成され、
前記空中制御ユニットは、
前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させるように構成されている、調査システム。
【請求項２】
前記それぞれの地図は正射写真画像である、請求項１に記載の調査システム。
【請求項３】
前記飛行ルートは、ＳＡＲ動作モードおよびＧＭＴＩ動作モードを含む所望のレーダー動作モードのうちのいずれか１つに適合されている、請求項１に記載の調査システム。
【請求項４】
前記受信されたデータは、所望のレーダー動作モードを示すデータを含む、請求項３に記載の調査システム。
【請求項５】
前記処理回路は、前記遠隔制御ユニットの一部として統合され、前記飛行ルートを示すデータを前記空中制御ユニットに送信するように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の調査システム。
【請求項６】
前記処理回路は、前記空中制御ユニットの一部として統合され、前記遠隔制御ユニットは、前記１つ以上の画像における前記関心領域を示すデータを前記空中制御ユニットに送信するように構成されている、請求項１〜４に記載の調査システム。
【請求項７】
前記遠隔制御ユニットは、オペレータが画像と交信して前記関心領域を識別する前記データを提供できるように構成された前記１つ以上の画像を表示するための表示デバイスを含むユーザーインターフェースを備える、請求項５または６に記載の調査システム。
【請求項８】
前記関心領域を識別する前記データは、前記表示デバイスに表示された前記画像上で前記オペレータが指示することによって生成された２つ以上のポイントを含む、請求項７に記載の調査システム。
【請求項９】
前記処理回路は、前記それぞれの地図内の地図座標を識別するように構成され、前記座標は前記関心領域の位置を示している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の調査システム。
【請求項１０】
前記処理回路は、前記受信されたデータに基づいて、前記それぞれの地図内の前記関心領域を定義するように構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の調査システム。
【請求項１１】
前記航空機は無人航空機である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の調査システム。
【請求項１２】
調査システムで動作可能な遠隔制御ユニットであって、前記調査システムは、通信リンクを介して前記遠隔制御ユニットに動作可能に接続でき、かつ自律飛行能力を有する航空機に搭載可能な空中制御ユニットを備え、前記空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスおよび前記航空機に搭載されたレーダーにさらに動作可能に接続でき、
前記遠隔制御ユニットは、前記航空機が空中にいる間、
前記航空機が空中にいる間に前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を受信し、
前記１つ以上の画像における関心領域を示すデータを提供するために、オペレータが前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された前記１つ以上の画像とリアルタイムに交信できるように構成され、前記関心領域は、前記レーダーによって走査されるように選択され、
前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせし、
示された前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別し、
前記レーダーを動作可能にしながら、前記画像と交信する前記オペレータによって提供された前記データに基づいて、前記ＵＡＶを前記関心領域上で航行させるための飛行ルートを自動的に生成し、
前記飛行ルートを示すデータを前記空中制御ユニットに送信し、それにより前記空中制御ユニットが前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させることを可能にするように構成されている、遠隔制御ユニット。
【請求項１３】
さらに、前記画像を表示するための表示デバイスを含むユーザーインターフェースを備え、かつオペレータが前記関心領域を識別する前記データを提供できるように構成されている、請求項１２に記載の遠隔制御ユニット。
【請求項１４】
調査システムにおいてレーダーを動作させる方法であって、前記調査システムは、飛行機に搭載された空中制御ユニットに対し、通信リンクを介して動作可能に接続された遠隔制御ユニットを備え、前記空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
前記方法は、前記航空機が空中にいる間、
前記遠隔制御ユニットにおいて、前記航空機が空中にいる間に前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を受信することと、
前記遠隔制御ユニットにおいて、前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された前記１つ以上の画像とのリアルタイムの交信によってオペレータから提供されたデータを受信することであって、前記データは前記１つ以上の画像における関心領域を識別するデータを含み、前記関心領域は、前記レーダーによって走査されるように選択される、受信することと、
前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、
示された前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、
前記レーダーを動作可能にしながら、ＵＡＶを前記関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、
前記空中制御ユニットにおいて、前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させることとを含む、方法。
【請求項１５】
前記それぞれの地図は正射写真画像である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ＳＡＲ動作モードおよびＧＭＴＩ動作モードを含む所望のレーダー動作モードのうちのいずれか１つに前記飛行ルートを適合させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記受信されたデータは、所望のレーダー動作モードを示すデータを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記飛行ルートの前記生成は前記遠隔制御ユニットにおいて実行され、前記方法は、前記飛行ルートを前記空中制御ユニットに送信することをさらに含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記飛行ルートの前記生成は、前記空中制御ユニットにおいて実行され、前記方法は、前記１つ以上の画像内の前記関心領域を示すデータを前記空中制御ユニットに送信することをさらに含む、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記１つ以上の画像を表示デバイスに表示することと、前記オペレータによる前記関心領域を示すための前記表示された画像との交信に応じて、前記関心領域を識別する前記データを受信することとをさらに含む、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記データは、前記表示デバイスに表示された前記画像上でオペレータによって指示された２つ以上のポイントを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記画像内の前記関心領域を識別するデータの位置に対応する前記それぞれの地図内の地図座標を識別することをさらに含む、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記受信したデータに基づいて、前記それぞれの地図内の前記関心領域を定義することをさらに含む、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
航空機に搭載された空中制御ユニットを備える調査システムにおいてレーダーを動作させる方法であって、前記空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
前記方法は、前記航空機が空中にいる間、
前記航空機が空中にいる間に前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を生成することと、
前記１つ以上の画像内の関心領域を識別するデータを受信することであって、前記関心領域は前記レーダーによって走査されるように選択され、前記データは、オペレータが前記関心領域を示すために前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された前記１つ以上の画像と交信することでリアルタイムで生成される、受信することと、前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、示されている前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、前記レーダーを動作可能にしながら、前記ＵＡＶを前記関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、前記空中制御ユニットにおいて、前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させることとを含む、方法。
【請求項２５】
調査システムにおいてレーダーを動作させる方法を実行するために調査システムに動作可能に接続された処理回路によって実行可能な命令のプログラムを有形的に具現化するコンピュータ可読の非一時的メモリデバイスであって、前記調査システムは、飛行機に搭載可能な空中制御ユニットに対し、通信リンクを介して動作可能に接続できる遠隔制御ユニットを備え、前記空中制御ユニットは、電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスとレーダーとを含み、
前記方法は、前記航空機が空中にいる間、
前記遠隔制御ユニットにおいて、前記航空機が空中にいる間に前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を受信することと、
前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された前記１つ以上の画像と交信することによってリアルタイムでオペレータから提供されたデータを受信することであって、前記データは前記１つ以上の画像における関心領域を識別するデータを含み、前記関心領域は、前記レーダーによって走査されるように選択される、受信することと、
前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、
前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、
前記レーダーを動作可能にしながら、前記ＵＡＶを前記関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、
前記空中制御ユニットにおいて、前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させることとを含む、方法。
【請求項２６】
搭載電気光学（ＥＯ）データ取得デバイスの動作から搭載レーダーへの移行中に航空機の飛行経路を自律的に適応させる方法であって、前記航空機が自律的に飛行している間、
前記航空機において、
前記航空機が空中にいる間に前記ＥＯデータ取得デバイスによって撮像された調査エリアの１つ以上の画像を生成することと、
前記搭載ＥＯデータ取得デバイスと前記搭載レーダーとに動作可能に接続された遠隔制御ユニットにおいて、
前記１つ以上の画像を受信することと、前記１つ以上の画像と交信することによってリアルタイムでオペレータから提供されたデータを受信することであって、前記データは前記１つ以上の画像における関心領域を識別するデータを含み、前記関心領域は、前記レーダーによって走査されるように選択される、受信することと、
前記航空機において、
前記遠隔制御ユニットから前記画像を受信することと、前記１つ以上の画像を前記１つ以上の画像に表示された前記領域のそれぞれの地図と位置合わせすることと、示されている前記関心領域に対応する前記それぞれの地図におけるサブ領域を識別することと、前記レーダーを動作可能にしながら、前記ＵＡＶを前記関心領域上で誘導するための飛行ルートを自動的に生成することと、前記空中制御ユニットにおいて、前記飛行ルートに沿った前記航空機の飛行を自律的に制御するための飛行命令を実行し、かつ前記関心領域にわたってレーダーデータ出力を取得するために前記レーダーを作動させることとを含む、方法。
【国際調査報告】
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