(57)【要約】  ホストバスプラットフォーム２５２と、該ホストバスプラットフォームに少なくとも１自由度で移動可能に結合された可変ピッチ計器プラットフォーム２５４とを有するリモートセンシングビークルを動作させる。この方法は、ポインティング位置を確立し、可変ピッチ計器プラットフォームでターゲット表面を走査することを含む。可変ピッチ計器プラットフォームは、当該可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を変更するためにホストバスプラットフォームに対して動的に移動可能であり、それにより観測装置ポインティングをホストバスプラットフォームから切り離す。リモートセンシングビークルを用いて地上サンプル距離値を変化させる方法が提供される。リモートセンシングビークルは、ホストバスプラットフォームと、ターゲット表面の走査又はデータ収集のための可変ピッチ計器プラットフォームと、可変ピッチ計器プラットフォームをホストバスプラットフォームに少なくとも１自由度で移動可能に結合する動的結合装置（例えばジンバル）とを有する。
2020535055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測装置ポインティングをホストバスプラットフォームから切り離す方法であって、
ホストバスプラットフォーム及び可変ピッチ計器プラットフォームを有するリモートセンシングビークルを動作させ、前記可変ピッチ計器プラットフォームは前記ホストバスプラットフォームに少なくとも１自由度で移動可能に結合されており、
前記可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を確立し、そして、
観測装置ポインティングが前記ホストバスプラットフォームの姿勢から切り離されるように、前記可変ピッチ計器プラットフォームに搭載された観測装置計器を天底に対して第１のピッチ角で動作させて第１のデータセットを生成し、前記観測装置のデータ収集は、前記ホストバスプラットフォームの姿勢制御とは独立である、
ことを有する方法。
【請求項２】
前記可変ピッチ計器プラットフォームを前記ホストバスプラットフォームに対して移動させて、前記可変ピッチ計器プラットフォームの前記ポインティング位置を変化させることを更に有し、且つ、天底に対して第２のピッチ角にある前記可変ピッチ計器プラットフォームで前記ターゲット表面からデータを収集して第２のデータセットを生成することを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記可変ピッチ計器プラットフォームを用いて前記ターゲット表面に対するポインティング角度を確立することは、観測装置ポインティングを前記ホストバスプラットフォームからオフロードする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記可変ピッチ計器プラットフォームの前記ポインティング位置を変更することは、前記第１又は第２のデータセットのうち少なくとも一方のピクセル形状及びサイズの動的制御を容易にする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ターゲット表面の所与の部分でのドウェル時間を最適化又は制御するために前記ターゲット表面を調べている間に、前記可変ピッチ計器プラットフォームを前記ホストバスプラットフォームに対して移動させて、前記可変ピッチ計器プラットフォームの前記ポインティング位置を変更する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記可変ピッチ計器プラットフォームを前記ホストバスプラットフォームに対して移動させて、前記可変ピッチ計器プラットフォームの検出器の照準を動的に変更する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ホストバスプラットフォームの軌道低下によるデータ収集エラーに対処するために、前記可変ピッチ計器プラットフォームの検出器の照準を動的に変更する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
当該方法は更に、前記第１のピッチ角で前記ターゲット表面からデータを繰り返し収集して、複数の連続画像を生成することを有し、前記複数の連続画像のうちの隣接し合う画像が、重なり合うピクセルを持つ、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記可変ピッチ計器プラットフォームの前記ポインティング位置及びロール角を遠隔位置から遠隔制御する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記可変ピッチ計器プラットフォームを前記ホストバスプラットフォームに対して遠隔的にパン、チルト、又はロールさせて、前記ポインティング位置又はアスペクトを変更する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記可変ピッチ計器プラットフォームを前記ホストバスプラットフォームに対して移動させることにより、前記可変ピッチ計器プラットフォームによってキャプチャされる隣接し合う画像の地上サンプル距離値を変化させる、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
リモートセンシングビークルを用いて地上サンプル距離（ＧＳＤ）値を変化させる方法であって、
可変ピッチ計器プラットフォーム及びホストバスプラットフォームを有するリモートセンシングビークルを動作させ、前記可変ピッチ計器プラットフォームは前記リモートセンシングビークルに少なくとも１自由度で移動可能に結合されており、
天底に対して第１のピッチ角にある前記可変ピッチ計器プラットフォームを用いてターゲット表面を走査して第１のデータセットを生成し、
前記可変ピッチ計器プラットフォームを前記ホストバスプラットフォームに対して移動させることによって、前記可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を変化させ、そして、
第２のピッチ角にある前記可変ピッチ計器プラットフォームを用いて前記ターゲット表面からデータを収集して第２のデータセットを生成し、それによりＧＳＤ値を変化させる、
ことを有する方法。
【請求項１３】
前記可変ピッチ計器プラットフォームを移動させることは、前記ホストバスプラットフォームの姿勢制御から独立である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記可変ピッチ計器プラットフォームの検出器の照準を変更し、それにより計器内での照準調整能力を提供する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１つのジンバルデバイス及び調節可能な光学デバイスを介して前記可変ピッチ計器プラットフォームを移動させることによって、前記可変ピッチ計器プラットフォームの一対の検出器の照準を変更する、ことを更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ホストバスプラットフォームの姿勢を変更することなく、前記第１のデータセットと前記第２のデータセットとが実質的に同様となるように、前記第２のピッチ角を前記リモートセンシングビークルの相対速度と同期させる、ことを更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記可変ピッチ計器プラットフォームの前記ポインティング位置を遠隔制御する、ことを更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
ホストバスプラットフォームと、
ターゲット表面を走査する検出器を有する可変ピッチ計器プラットフォームと、
前記可変ピッチ計器プラットフォームを前記ホストバスプラットフォームに少なくとも１自由度で移動可能に結合する動的結合装置と、
を有し、
前記可変ピッチ計器プラットフォームは、観測装置ポインティングが前記ホストバスプラットフォームの姿勢から切り離されるよう、前記可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を確立するように前記ホストバスプラットフォームに対して移動可能である、
リモートセンシングビークル。
【請求項１９】
前記可変ピッチ計器プラットフォームは、前記可変ピッチ計器プラットフォームのピッチ角を変更するために、当該リモートセンシングビークルの通過中に前記ホストバスプラットフォームに対して動的に移動されるように構成される、請求項１８に記載のリモートセンシングビークル。
【請求項２０】
前記動的結合装置は、前記ホストバスプラットフォームに対する前記可変ピッチ計器プラットフォームの移動を支援するジンバルシステムを有する、請求項１８に記載のリモートセンシングビークル。
【請求項２１】
前記ジンバルシステムは、前記可変ピッチ計器プラットフォームを前記ホストバスプラットフォームに結合する複数の回転可能ジンバルデバイスを有し、前記複数の回転可能ジンバルデバイスは、前記ホストバスプラットフォームに対する前記可変ピッチ計器プラットフォームの１、２又は３回転自由度での回転を支援する、請求項２０に記載のリモートセンシングビークル。
【請求項２２】
前記可変ピッチ計器プラットフォームは、前記ホストバスプラットフォームの姿勢制御から独立して前記ホストバスプラットフォームに対して移動するように構成される、請求項１８に記載のリモートセンシングビークル。
【請求項２３】
前記可変ピッチ計器プラットフォームの前記検出器は、第１のピッチ角位置にあるときに第１のデータセットを生成し、その後、前記ホストバスプラットフォームに対する前記可変ピッチ計器プラットフォームの移動を受けて、第２のピッチ角位置にあるときに第２のデータセットを生成するように構成される、請求項１８に記載のリモートセンシングビークル。
【請求項２４】
当該リモートセンシングビークルは、走査動作中に前記ターゲット表面から上に４０，０００ｋｍ未満で軌道周回するように構成された、ウィスクブルーム走査衛星又はプッシュブルーム走査衛星のうちの少なくとも一方を有する、請求項１８に記載のリモートセンシングビークル。
【請求項２５】
前記可変ピッチ計器プラットフォームは、前記可変ピッチ計器プラットフォームのピッチ角を変更するために、軌道周回中に前記ホストバスプラットフォームに対して動的に移動されるように構成され、それにより、前記可変ピッチ計器プラットフォームの前記検出器によって集められる連続する隣接画像間の地上サンプル距離値を変化させる、請求項１８に記載のリモートセンシングビークル。
【請求項２６】
前記可変ピッチ計器プラットフォームは、前記検出器の照準線を動的に調整するために動的に動かされるように構成された調節可能な光学デバイスを有し、それにより、計器内での照準又は照準線調整能力を提供する、請求項１８に記載のリモートセンシングビークル。
【請求項２７】
ホスト計器ポインティングからセンサポインティングを切り離す方法であって、
動的に移動可能なセンサプラットフォームを有したホスト計器プラットフォームを有するリモートセンシングビークルを動作させ、
前記動的に移動可能なセンサプラットフォームの第１のセンサのポインティング位置を確立し、そして、
前記動的に移動可能なセンサプラットフォームのセンサポインティングが前記ホスト計器プラットフォームから切り離されて、第１のデータセットの生成が前記ホスト計器プラットフォームの姿勢制御とは独立となるよう、前記第１のセンサの前記ポインティング位置を、前記ホスト計器プラットフォームの第２のセンサの確立された照準に対して変更する、
ことを有する方法。
【請求項２８】
前記ホスト計器プラットフォームをホストバスプラットフォームに対して移動させて、前記動的に移動可能なセンサプラットフォームの確立された照準に対して前記ポインティング位置を変化させることを更に有し、且つ、前記確立された照準に対して第２のピッチ角にある前記動的に移動可能なセンサプラットフォームでデータを収集して第２のデータセットを生成することを更に有する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記動的に移動可能なセンサプラットフォームの前記第１のセンサの前記ポインティング位置を確立することは、センサポインティングを前記ホスト計器プラットフォームからオフロードする、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のセンサを有する光路内で前記第１のセンサに隣接したミラーを動かして、前記第１のセンサの前記ポインティング位置を、前記動的に移動可能なセンサプラットフォームの第３のセンサに対して変更する、ことを更に有する請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
例えば地球などの天体の表面の電気光学、赤外線、及びＲＦイメージングには、一般的に、例えば衛星などのリモートセンシングビークルが使用されている。図１は、天体のターゲット表面のスワース（swath、帯状走査）／画像をキャプチャするための、従来技術で知られている１つのそのようなシステムを例示している。特定のリモートセンシングビークルがある一定の飛行進行速度（すなわち、Ｖの矢印で示される）で軌道周回するとき、センサが、飛行方向に垂直に天底（Nadir）に向けられる（仰角、すなわち、アロングトラック角度にて）。プッシュブルーム（push-broom）システムでは、イメージセンサがクロストラック寸法全体をカバーし、ウィスクブルーム（whisk-broom）システムでは、ビークルがアロングトラック方向に、通常はよりゆっくりと、進行しているときに、イメージセンサがクロストラック方向に迅速に走査される。ウィスクブルーム走査衛星では、撮像のためにセンサをターゲット表面に実効的に向けるように、ミラーがクロストラック方向に迅速に走査する。ビークルが前進するときに、センサがターゲット表面領域のスワースをキャプチャして画像を生成する。このようなウィスクブルーム走査は、可視赤外イメージング放射計スイート（Visible  Infrared  Imaging  Radiometer  Suite；ＶＩＩＲＳ）衛星搭載センサを用いて実装される。ＶＩＩＲＳ衛星センサ観測装置は、陸地、大気、氷雪圏、及び海洋の可視及び赤外画像並びに放射計測定結果を収集する走査式放射計である。ＶＩＩＲＳデータは、例えば、雲及びエアロゾルの特性、海洋の色、海面及び陸面温度、氷の動き及び温度、火災、並びに地球のアルベドを測定するために使用される。気候学者は、地球規模の気候変動についての我々の理解を深めるためにＶＩＩＲＳデータを使用している。
【０００２】
図１に示すように、このようなリモートセンシングビークルを用いて天底仰角で走査する又はデータを収集するとき、結果として得られる特定のスワース／画像は、（天底で走査する際の天体の湾曲のために）ボウタイ形状である。このボウタイ形状に起因して、連続したスワース１及び２は、図示のように、かかるスワース１及び２の中央部分の間にピクセルアンダーラップを有することになる。また、図示のように、隣接するスワース１及び２のコーナー領域におけるオーバーラップもよく見られる。アンダーラップの問題及びオーバーラップの問題はどちらも、所望の画像を生成するためにこれらスワースを縫い合わせるときに問題となり得る。特に、アンダーラップは、天体の不完全なカバレッジをもたらし、収集されたデータに隙間を残す。また、ＶＩＩＲＳ衛星を用いて天底で走査するとき、センサプラットフォームの限界がホストバスに対して静的であるために、時間遅延・積分（time  delay  and  integration；ＴＤＩ）ドウェルに伴う問題も存在する。
【０００３】
これらの問題に対処する一ソリューションは、衛星に対するセンサ積分中のセンサプラットフォームのポインティング（指向）角度を手動で変更することである。しかしながら、これは、アンダーラップ問題のみを解決するにすぎず、例えばＴＤＩが総計的な衛星バス動作に結び付けられるなどの他の問題には対処しない。別の一ソリューションは、軌道上で天底デッキの角度位置を変えることを伴う。別の一ソリューションは、軌道上で衛星バス自体の姿勢を変えることを伴う。最後に、更に別の一ソリューションは、例えば“ハートビート”マスタクロック、スキャンレート、及び／又は光学設計を変更するなど、センサ自体を変更することを伴う。
【０００４】
これらの従来ソリューションは、衛星バスの意図せぬ結果又は過渡的挙動をもたらすことが多いとともに、走査間（再検査）及び計器間での比較を扱いにくくする。このことは、ホストバスが典型的に数多くの他のセンサを搭載しており、それ故に、ホストバスの姿勢を変えることがそのような補助的なセンサに悪影響を及ぼし得る、という事実によって悪化する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
一緒になって本発明の特徴を例として示す添付図面とともに以下の詳細な説明を検討することで、本発明の特徴及び利点が明らかになる。
【図１】従来技術で知られた、リモートセンシングビークルを用いてターゲット表面からデータを収集する方法を例示している。
【図２】本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてターゲット表面からデータを収集する方法を例示している。
【図３Ａ】本開示の一例に従った、図２の方法から得られるスワースを例示している。
【図３Ｂ】本開示の一例に従った、図２の方法から得られる隣接するスワースを例示している。
【図４】本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてターゲット表面からデータを収集する方法を例示している。
【図５】本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてターゲット表面からデータを収集する方法から得られる隣接するスワースを例示している。
【図６】本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてターゲット表面からデータを収集する方法から得られる隣接するスワースを例示している。
【図７】図７Ａ−７Ｃは、本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いた連続ルックバック走査の方法を例示している。
【図８Ａ】図８Ａ−８Ｃは、本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてデータを収集するときの様々なスワースを例示している。
【図８Ｂ】図８Ａ−８Ｃは、本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてデータを収集するときの様々なスワースを例示している。
【図８Ｃ】図８Ａ−８Ｃは、本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてデータを収集するときの様々なスワースを例示している。
【図９】本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてデータを収集するときの幾何学的パラメータを例示している。
【図１０Ａ】図１０Ａ及び１０Ｂは、本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてデータを収集するときの様々なデータを示すグラフである。
【図１０Ｂ】図１０Ａ及び１０Ｂは、本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを用いてデータを収集するときの様々なデータを示すグラフである。
【図１１】本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルのジンバルシステムを例示している。
【図１２】本開示の一例に従った、観測装置ポインティング調整を例示している。
【図１３】本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルを動作させる方法を例示している。
【０００６】
以下、図示した例示的な実施形態を参照するとともに、ここでは特定の言葉を用いてそれを記述する。そうとはいえ、理解されることには、それによる本発明の範囲の限定は意図していない。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
ここで使用されるとき、用語“実質的に”は、完全又は略完全な範囲又は程度の動作、特性、性質、状態、構造、品目又は結果を表す。例えば、“実質的に”包囲されている物体は、その物体が完全に包囲されているか、あるいは略完全に包囲されているかの何れかを意味する。絶対的な完全性からの逸脱の正確な許容可能な程度は、一部の場合において、具体的な文脈に依存し得る。しかしながら、一般的に言えば、完全に近いことは、あたかも絶対的且つ総合的な完全さが得られるかのように全体として同じ結果を有するようなものである。“実質的に”の用法は、動作、特性、性質、状態、構造、品目又は結果の完全又は略完全な欠如を表す否定的な含意で使用されるときにも等しく当てはまる。
【０００８】
ここで使用されるとき、“隣接”は、２つの構造又は要素の近接を表す。特に、“隣接”しているとして特定される要素は、接しているか接続されているかの何れかであり得る。そのような要素はまた、必ずしも互いに接触しなくてもよく、互いに近いか接近するかであってもよい。近接性の正確な程度は、一部の場合において、具体的な文脈に依存し得る。
【０００９】
以下では、最初に発明概念の概説を提供し、その後に具体例を更に詳細に説明する。この最初の概要は、より迅速に例を理解する上で読者を助けることを意図したものであり、それらの例の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、また、特許請求に係る事項の範囲を限定することを意図したものでもない。
【００１０】
概して言えば、本技術は、スキャンカバレッジ、面積カバレッジ、ピクセルサイズ決定、積分時間、眺め角度、及びこれらのパラメータの各々における変動を、時間又は衛星位置の関数としてオフロードし、その結果、これらはオフセンサ且つオフ衛星バスで処理される。このオフロードは、センサ全体が固体物体回転として回転されることができるような静的又は動的なチップ機能又はチップ−チルト機能を備えたインタフェースで構成される。従って、関心ある特定の領域上にとどまる（ドウェルする）ために、又は正確にＴＤＩを達成するために、衛星の前進と同期してセンサ全体をバックスキャンさせることができる。同様に、衛星バスに干渉することなくセンサ全体をピッチバック（投げ戻す）又はピッチフォワード（投げ進める）ことによって、通過中に興味深い領域又はフィーチャを再訪することができる。アロングトラック方向のＦＯＶを増大させるために、天底から一定角度でデータを収集すること（例えば、走査すること）を選択することができ、また、地上ステップ距離（ground-step  distance；ＧＳＤ）、アロングトラック分解能、及びクロストラック分解能を定めるために、チップさせるのと共にチルトさせることを用いることができ、ウィスクブルームシステムにおける動的に変化される軌道横断であっても、各次元別々でのピクセルサイズの選択を可能にする。これらの全てを、センサアルゴリズム及びビークルバスパラメータが影響を受けないようにして実行することができる。
【００１１】
一例において、観測装置ポインティングをホストバスプラットフォームから切り離す（デカップリングする）方法が提供される。当該方法は、ホストバスプラットフォーム及び可変ピッチ計器プラットフォームを有するリモートセンシングビークルを動作させることを有する。可変ピッチ計器プラットフォームは、ホストバスプラットフォームに少なくとも１自由度で移動可能に結合される。当該方法は、可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を確立し、そして、天底に対して第１のピッチ角にある可変ピッチ計器プラットフォームでターゲット表面からデータを収集して、第１のデータセット（生成される第１の画像に対応する）を生成することを有する。従って、観測装置ポインティングがホストバスプラットフォームの姿勢から切り離される。加えて、ピクセルサイズや積分時間などを、軌道及び走査速度によって定められる単一の設計点から切り離すことができる。
【００１２】
一例において、当該方法は、可変ピッチ計器プラットフォームをホストバスプラットフォームに対して移動させて又はその他の方法で操作して、可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を変化させることを有する。当該方法は更に、天底に対して第２のピッチ角にある可変ピッチ計器プラットフォームでターゲット表面からデータを収集して、第２のデータセット（生成される第２の画像に対応する）を生成すること有することができる。
【００１３】
一例において、可変ピッチ計器プラットフォームを用いてターゲット表面に対するポインティング角度を確立することは、観測装置ポインティングをホストバスプラットフォームからオフロードする。
【００１４】
一例において、可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を変更することは、第１及び第２のデータセットのうち少なくとも一方のピクセル形状及びサイズの動的制御を容易にする。
【００１５】
一例において、当該方法は、第１のピッチ角でターゲット表面からデータを繰り返し収集して、（連続した収集データセットから）複数の連続画像を生成することを有し、複数の連続画像のうちの隣接し合う画像が、重なり合うピクセルを持つ。
【００１６】
一例において、当該方法は、可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置及びロール角を遠隔位置から遠隔制御することを有する。
【００１７】
一例において、リモートセンシングビークルを用いて地上サンプル距離（ground-sample  distance；ＧＳＤ）値を変化させる方法が提供される。当該方法は、可変ピッチ計器プラットフォーム及びホストバスプラットフォームを有するリモートセンシングビークルを動作させることを有する。可変ピッチ計器プラットフォームは、ホストバスプラットフォームに少なくとも１自由度で移動可能に結合される。当該方法は、天底に対して第１のピッチ角にある可変ピッチ計器プラットフォームを用いてターゲット表面からデータを収集して（例えば、走査して）、第１のデータセットを生成することを有する。当該方法は、可変ピッチ計器プラットフォームをホストバスプラットフォームに対して移動させる又はその他の方法で操作することによって、可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を変化させることを有する。当該方法は、第２のピッチ角にある可変ピッチ計器プラットフォームを用いてターゲット表面からデータを収集して、第２のデータセットを生成し、それによりＧＳＤ値を変化させることを有する。
【００１８】
一例において、当該方法は、ホストバスプラットフォームの姿勢を変更することなく、（第１及び第２のデータセットからの）第１及び第２の画像が実質的に同様となるように、第２のピッチ角をリモートセンシングビークルの相対速度（又は他の動き）と同期させる又はその他の方法で連係させることを有する。
【００１９】
一例において、ホストバスプラットフォームと、ターゲット表面からデータを収集する検出器を有する可変ピッチ計器プラットフォームと、可変ピッチ計器プラットフォームをホストバスプラットフォームに少なくとも１自由度で移動可能に結合する動的結合装置と、を有するリモートセンシングビークルが提供される。可変ピッチ計器プラットフォームは、観測装置ポインティングがホストバスプラットフォームの姿勢から切り離されるよう、また、観測装置データ収集がホストバスプラットフォームの姿勢制御又は他の動きとは独立であるよう、可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を確立するようにホストバスプラットフォームに対して移動可能である。
【００２０】
一例において、動的結合装置は、ホストバスプラットフォームに対する可変ピッチ計器プラットフォームの移動を支援するジンバルシステムを有する。
【００２１】
一例において、可変ピッチ計器プラットフォームの検出器は、第１のピッチ角位置にあるときに第１のデータセットを生成し、そして、ホストバスプラットフォームに対する可変ピッチ計器プラットフォームの移動を受けて、第２のピッチ角位置にあるときに第２のデータセットを生成するように構成される。
【００２２】
一例において、可変ピッチ計器プラットフォームは、可変ピッチ計器プラットフォームのピッチ角を変更するために、軌道周回中にホストバスプラットフォームに対して動的に移動されるように構成され、それにより、可変ピッチ計器プラットフォームの検出器によって集められる連続する隣接画像間でＧＳＤを変化させる。
【００２３】
本技術を更に説明するために、以下、図面を参照して例を提供する。
【００２４】
図２は、本開示の一例に従った、リモートセンシングビークルのホストバスプラットフォームの姿勢から観測装置ポインティングを切り離す方法を例示している。一態様において、リモートセンシングビークル２００は、ホストバスプラットフォーム２０２と、ターゲット表面（例えば、地球などの天体）を走査する又はターゲット表面からデータを収集するための１つ以上の撮像センサ（例えば、検出器）２０６を有した可変ピッチ計器プラットフォーム２０４とを有する。リモートセンシングビークル２００は、上述のＶＩＩＲＳ衛星（例えば、低い軌道にあるウィスクブルーム又はプッシュブルーム走査衛星）と同様とすることができる。しかしながら、これは、何らかの限定を行うことを意図するものではない。可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、例えば、回転ソレノイド、ラックアンドピニオンアクチュエータ、フレクシャマウント、４バー式リンク、又は機構の機械設計に熟練した当業者に知られた他の多くのオプションなどの、ターゲット表面を走査するための多数のコンポーネントを有することができる。
【００２５】
上述のように、リモートセンシングビークル２００は、例えばＶＩＩＲＳ衛星などのウィスクブルーム走査衛星とし得る。ウィスクブルーム走査を詳細に説明することはしないが、いくらかの背景及び詳細を提示しておく。既知のウィスクブルーム走査衛星と同様に、検出器を用いた走査は、一般に、衛星の運動方向（例えば、天底仰角）に直交である。検出器イメージングは、検出器が自身のスピンサイクル中にターゲット表面を“見る”ときに検出器がターゲット表面のデータ又は画像を収集するように、衛星の周りで３６０度のスピンレートを有することになる。従って、領域上を行き来して動くウィスクブルームに似ている。このような走査は、しばしば、検出器の“ハートビート”として参照される。当然ながら、検出器はそれ自体が常に物理的にスピンしているわけではなく、ミラーが、通常走査動作の間に動くか回転するかして、放射線を検出器へと反射する。検出器のこのような“ハートビート”は、衛星の速度とタイミングが合わされ得る。本開示の検出器２０６は、既知のＶＩＩＲＳ衛星のものと同様の検出器、又は当業者によって認識されることになるような他の検出器を有することができる。しかしながら、後述するように、従来のシステム及び方法とは異なり、本技術の検出器２０６での走査は、走査が衛星の軌道方向に対して直交しないように実行されることができる。すなわち、検出器２０６での走査／ポインティングは、ピッチバック又はピッチフォワードされるように動的に実行され得る。
【００２６】
それに代えて、リモートセンシングビークル２００（及びその検出器２０６）は、如何なる時点にもセンサアレイを含むライン及び光学中心によって画成される平面内にある複数の特定の点のみが撮像されるように、プッシュブルーム走査方式で動作してもよい。すなわち、検出器２０６は、結像面に沿ったＣＣＤのアレイを有し得る。この平面は、瞬時視野（instantaneous  field  of  view；ＩＦＯＶ）面として知られている。従って、ビークル２００が前進するときに、ターゲット表面の電気光学、赤外線、及びＲＦイメージングのために、センサ（ＣＣＤ）のリニアアレイが同時にターゲット表面の画像をキャプチャする。従って、“プッシュブルーム”に似ている。
【００２７】
検出器２０６がウィスクブルーム走査構成で構成されようと、それともプッシュブルーム走査構成で構成されようと、可変計器プラットフォーム２０４は、飛行又は軌道周回の間にホストバスに対する可変計器プラットフォーム２０４（及び結果として検出器２０６）のポインティング位置を変更するように動的に移動可能である。より具体的には、動的結合装置２０８が、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４をホストバスプラットフォーム２０２に少なくとも１自由度で移動可能に結合する（動的結合装置の例については、図１１に関して更に説明する）。従って、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４のポインティング位置及び結果として検出器２０６の照準を確立（及び変更）するように、ホストバスプラットフォーム２０２に対して移動可能である。従って、ピッチ計器プラットフォーム２０４がホストバスプラットフォーム２０２に移動可能に結合されるので、（検出器２０６を介した）観測装置データ収集がホストバスプラットフォーム２０２の姿勢又は他の動きの制御とは独立であるという点で、観測装置ポインティングがホストバスプラットフォーム２０２の姿勢から切り離される。より具体的には、背景技術のセクションで上述したように、従来システムは、検出器又はセンサプラットフォームのポインティング位置を制御又は変更するためにホストバスの姿勢を変更する必要があり、それがホストバスの様々な他のシステム及びセンサに影響を及ぼす。本例では、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４がホストバスプラットフォーム２０２に対して移動可能であるので、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、ホストバスプラットフォーム２０２の現在の軌道周回姿勢に影響を与えることなく、天底に対する可変ピッチ計器プラットフォーム２０４のピッチ角及びポインティング位置を動的に確立（及び変更）するように、軌道周回中にホストバスプラットフォーム２０２に対して動かされることができる。
【００２８】
イニシャルのポインティング位置を確立することは、例えば、動的結合装置２０８を介してホストバスプラットフォーム２０２に対して所望のピッチ角になるように可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を手動／ローカル設定することによってなどで、製造及び／又はメンテナンスの間に行われ得る。それに代えて、ポインティング位置を確立することは、動的結合装置２０８の周りで所望のピッチ角へと回転及び／又はパンされるように可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を（自律的に又は手動で）作動させることによって、軌道周回中に行われてもよい。一例において、図２のピッチ角Ａは、天底に対して５度と２０度との間とすることができる。図示した例では、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、後方を見る角度（ルックビハインド角）へとピッチバックされている。しかしながら、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、前方を見る角度（ルックアヘッド角）へとピッチフォワードされることができる。いずれにしても、ピッチ角は、いずれかの方向に数度とすることができ、また、最大で水平に関連付けられる角度までとすることができる。可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を作動又は動かすための機構例については、図１１に関連して更に説明する。
【００２９】
図３Ａ及び３Ｂを参照するとともに、図２を引き続き参照するに、イニシャルのポインティング位置（例えば、ピッチ角Ａ）が確立されると、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４の検出器２０６によってターゲット表面を走査（走査Ａ１）することができる。図３Ａは、第１のピッチ角Ａでのそのような第１の走査でキャプチャされるスワースＳＡ１を示しており、これは、有利なことに、メニスカスの形状をしている。図２に示すように、リモートセンシングビークル２００が軌道周回中に（右に）前進するとき、ターゲット表面の第２の走査ＳＡ２が検出器２０６によって（同じ第１のピッチ角Ａで）キャプチャされる。期待されるように、スワースＳＡ２も、スワースＳＡ１と同様のメニスカスの形状をしている。結果として、図３Ｂに示すように、連続した／隣接し合うスワースＳＡ１及びＳＡ２は、それぞれのスワースＳＡ１及びＳＡ２の連続したアーチ側の辺に沿ってピクセルオーバーラップ領域Ｏを有する。特に、例えば従来知られたリモートセンシングビークルを用いて天底（図１）で走査するときに生じるものなどの、隣接し合うスワース間のアンダーラップが存在しない。
【００３０】
ピッチバック走査（図２においてのような）及びピッチフォワード走査は、単純な天底走査よりも大きいエリアカバレッジを提供することができ、それが、ターゲット表面の前述のアンダー走査カバレッジを排除するとともに、隣接するスワースのピクセルの形状及びＩＦＯＶを画成する。可変ピッチ計器プラットフォーム２０４がホストバスプラットフォーム２０２に移動可能に結合されるので、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、図２に関して例示したのと同様にして、一定の角度でピッチフォワードされることができ、それは、鏡像のメニスカス形状となるものの、図３Ｂにおいてのように連続するスワースを生成することができる。従って、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を用いてターゲット表面に対するポインティング角度を確立することは、観測装置ポインティングをホストバスプラットフォームからオフロードする。
【００３１】
可変ピッチ計器プラットフォーム２０４上で検出器２０６がプッシュブルーム構成をしている一態様において、それは同様に、プッシュブルーム走査中に前方／後方を見るようにピッチフォワード／バックされることができ、スワースは、例えばピッチバック走査において、図３Ｂに示したのと同様の形状及びオーバーラップを有することになる。
【００３２】
図４を参照するに、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、例えばここで説明するものなどの特定の目的に適合して一定の利点を提供するように、軌道周回中に動的に移動されることができる。一例において、最初に、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、ピッチ角Ｂにピッチバックされて走査Ｂを実行し得る、この例では、ピッチ角Ｂは、天底に対して５度後ろであると仮定する。走査Ｂを実行すると、（図５に示すように）得られたスワースＳＢが生成される。図４に示すように、リモートセンシングビークル２００が軌道周回中に（右に）前進するとき、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、動的結合装置２０８を介して第２のピッチ角Ｃ（例えば、天底に対して１０度）へと移動（回転及び／又はパン）されることができる。従って、動的結合装置２０８を介して可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を動かすことによって検出器２０６のポインティング位置が所望の位置（すなわち、ピッチ角Ｃ）へと調節された後に、ターゲット表面の第２の走査を検出器２０６によってピッチ角Ｃで実行して、第２のスワースＳＣを生成することができる。一部の態様において、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４の動きは、所望のポインティング位置又はピッチ角を達成及び／又は維持するために、リモートセンシングビークル２００の軌道高さ又は高度や速度などと連係されて、それに対応することができる。
【００３３】
結果として、図５に示すように、連続した／隣接するスワースＳＢ及びＳＣは、スワースＳＢ及びＳＣの側方ピクセル領域に沿ってかなりの量のピクセルオーバーラップＯを有する。また、別の結果として、スワースＳＢとＳＣとの間の地上走査距離（ＧＳＤ）値は比較的短い（例えば、走査間でピッチ角が一定のままにされる図３Ｂのスワースと比較して）。従って、ホストバスプラットフォーム２０２の姿勢制御及び向きとは独立にピッチ角を変更することによって、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を用いて、軌道周回中に、比較的大きい面積のターゲット表面を再走査（又は継続走査）することができる。故に、観測装置ポインティングが、ホストバスプラットフォーム２０２から可変ピッチ計器プラットフォーム２０４へオフロードされる。観測装置ポインティングをオフロードすることにより、可変チップ−チルト計器プラットフォームは、このような観測装置ポインティングを、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４及びその検出器２０６の、走査、光学設計、及びより高い帯域幅領域でのタイミングチェーンから切り離すことを容易にする。走査は通常、バルクポインティング偏位よりも速い制御及び時定数で反復的に行われる。より低い帯域幅で行われるこの計器全体の大きい運動をオフロードすることにより、制御ロジックにおける割込みエラーの可能性となるような制御シーケンスへの結合が回避される。同様に、光学的な規定への変更を回避することにより、外部の機構に対するポインティングをオフロードすることは、意図せぬ結果の可能性を最小化する。さらに、観測装置ポインティング及び視野（ＦＯＶ）に対する飛行中調整を可能にすることは、アセンブリ許容誤差を緩和し、アライメント及びテストのフェーズで費やされる時間及びコストを削減する。
【００３４】
図４を再び参照するに、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４の動的制御の利点を示す一例において、ピッチ角Ｂでのピッチバック走査中に、走査Ｂが関心あるイベント又は領域をキャプチャした場合、その関心あるイベント又は領域を再走査するために同じターゲット表面位置を走査することが望ましいことがある。それに代えて、関心あるイベント又は領域の同じターゲット表面位置を継続的に走査するために、走査（又はデータ収集）中に可変計器プラットフォーム２０４のポインティング位置を動的に変更することも望ましいことがある（例えば、図７Ａ−８Ｃに関する説明を参照）。しかしながら、そのような場合、ホストバスプラットフォーム２０２の姿勢を調整しなくてよいことが有益であろう。何故なら、ホストバスプラットフォーム２０２の多数の器具／センサが悪影響を受けて調整（リアルタイムであるか、あるいは予めプログラムされている）を必要とし得るからである。これは、衛星及びセンサの全体としての動作を過度に制約してしまい得る。逆に、ここに開示される技術では、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を動的なやり方で（すなわち、ホストバスプラットフォーム２０２ふぁ軌道周回するときにリアルタイムで）動かすことで、ホストバスプラットフォーム２０２の姿勢や向きなどを変えることなく、ターゲット位置の同じ関心領域を可能な限り長きにわたって走査するためにピッチ角Ｃで走査する（又は、プッシュブルーム構成ではピッチ角Ｂで継続的に走査する）ように、検出器２０６のポインティング位置を変更することができる。ここでも、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４の動的な制御及び移動は、リモートセンシングビークル２００及びホストバスプラットフォーム２０２の軌道パラメータと連係される又はそれに対応することができる。例えば、ホストバスプラットフォーム２０２が衛星の形態である場合、衛星が所与の速度で、所与の高度で、且つ所与の方向で軌道周回するとき、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、ターゲット表面位置が所望に応じて走査、再走査、又は継続走査されるように動かされ得る。実際には、衛星がターゲット表面位置に対して移動するにつれて、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４において利用可能な自由度の中でピッチ角、ヨー角、又は他の動きが、衛星に対して変化させられ得る。
【００３５】
有利なことに、図４及び５の例は、例えば、ピクセル分解能及び物体（例えば、地球）カバレッジのリアルタイム調整を可能にするとともに、特定のスワース／投影の形状、サイズ、及び歪みの操作を容易にする。例えば、分解能は、仰角におけるピッチフォワード又はピッチバックによって影響されるが、形状及び歪みは、ロール、チップ、及びチルトによって局所的に影響され得る。これは、隣接するスペクトル帯域におけるピクセル間での、より高いバンド間レジストレーションを可能にする。
【００３６】
また、典型的に、衛星が天体の周りを軌道周回するとき、それは天体に向かって連続的に低下する（すなわち、地球低軌道内に存在する僅かな重力にさらされるために絶えず高度を失う）。ホストバスプラットフォームに直に結合される従来の走査システムを使用すると、そのような低下が、特に、例えば、衛星の姿勢を変化させることによって複数の検出器のうちの１つのポインティング位置が変化する場合などにそうであるように、低下に対処するため及び所望の走査機能を実行するためにホストバスプラットフォーム全体の姿勢が変更される場合に、衛星の様々な他のシステムに複雑な問題を引き起こし得る。示したように、このタイプ及びポインティング位置を変更する方法は、衛星又はホストバスプラットフォーム上の他のシステムが過度に制約させることを引き起こし得る。一方、ここに記載される本技術では、検出器２０６がホストバスプラットフォーム２０２のシステムから効果的に切り離されるので、低下中に必要とされるように然るべく可変ピッチプラットフォーム２０４を絶えず僅かに動かすことによって、低下に対処することができ、その動きは、ホストバスプラットフォーム２０２とは独立に遂行されることができる。
【００３７】
図２及び図４を引き続き参照するとともに、図６を参照するに、リモートセンシングビークル２００によってＧＳＤ値を変化させる方法の一例が示されている。この例において、スワースＳＤ及びＳＥは、（例えば、図２及び３Ｂと同様に）第１のピッチ角でキャプチャされる連続したスワースである。これは、ＧＳＤ１としてラベルを付された、スワースＳＤとＳＥとの間の第１のＧＳＤ値を定め、それは例えば約１１ｋｍであり得る（以下の表を参照）。次いで、図４の例を参照して上述したように、ホストバスプラットフォーム２０２に対して可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を第１のピッチ角とは異なる第２のピッチ角に移動させることによって、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４のポインティング位置が変化又は変更され得る。すなわち、第２のピッチ角（例えば、１０度）は、ピッチバック走査動作において、第１のピッチ角（例えば、５度）よりも大きくなる。従って、第２のピッチ角にある検出器２０６で走査するとスワースＳＦが生成され、それが、ＧＳＤ２としてラベルを付された、スワースＳＥとＳＦとの間の第２のＧＳＤ値を定める（例えば、５ｋｍのＧＳＤ２）。この例では、ＧＳＤ１がＧＳＤ２よりも大きい。従って、ホストバスプラットフォーム２０２の姿勢制御とは独立に可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を動かして検出器２０６のポインティング位置を変更することによって、隣接するスワース間で具体的なＧＳＤ値を変化させることができる。これは、例えばハリケーンの目又は急速に進行する森林火災前線などの発達するシーン上にとどまるため、並びに静的なシーンについて信号対雑音比（すなわち、画像の明瞭さ）を高めること又はＴＤＩを衛星バスの前進の前進速度から切り離すことを可能にするために有利である。これは、ひいては、設計段階でのいっそう低コストのセンサの使用を可能にし得る。
【００３８】
図７Ａ−７Ｃ（ＦＩＧ．７Ａ−７Ｃ）は、ターゲット表面の走査（又はターゲット表面からのデータ収集）中に可変ピッチ計器プラットフォーム２０４のポインティング位置を変更することによって継続的にルックバック走査するときのＴＤＩドウェルの利点を例示している。より具体的には、図７Ａは、リモートセンシングビークル２００が、天底にてターゲット表面領域又は位置２を走査している（すなわち、ターゲット表面のスワース／画像を生成している）ことを示している。図７Ｂに示すように、リモートセンシングビークル２００が前方に進むと、所定の期間にわたってターゲット表面領域２を継続的に走査するために、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４が、リモートセンシングビークル２００の速度に対してピッチバックされるように（上述のように）調整又は移動され得る。従って、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４をピッチバックするためのこのような動きは、軌道周回中のリモートセンシングビークル２００の速度と同期され、又はそれに対応するようにされる。図７Ｃに示すように、可変ピッチプラットフォーム２０４は更に、天底にてターゲット表面領域又は位置３を走査するように前方に素早くスナップ／移動するように構成され得る。図７Ａ−７Ｃに示したこのようなゆっくりしたルックバック及び高速スナップフォワードは、ＴＤＩドウェルを改善又は最大化することができ、これは、行（領域）間の遷移時間がより少ないので、走査中の各ピクセル行（又はターゲット表面領域）に対して、より多くのドウェル時間を提供することができる。さらに、より広いイメージセンサでは、より長いＧＳＤ＋ドウェル＋スナップバックが、より高い信号対雑音比を可能にして、このスキームを使用しないシステムと同等の画像品質でいっそう低い性能（おそらく、非冷却でサイズ、重量、及び電力を節約する）を使用することを可能にする。これは、例えば衛星バスの通過及びミッションパラメータに影響を及ぼすことなく、固定点上での可変ピッチ計器プラットフォーム２０４の観測装置持続性を支援する。
【００３９】
図８Ａ−８Ｃは、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４のポインティング位置を変更することによって、走査イベント中に可変ピッチ計器プラットフォーム２０４をルックバックさせ且つ回転させる（すなわち、２自由度で動くように構成されてそのように動作可能な可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を使用する）ときの、ピクセル投影の多用途性の利点を例示している。より具体的には、図８Ａは、天底走査スワースＡの一例を示し、図８Ｂは、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４を移動（すなわち、ピッチバック）することの結果としてメニスカスの形状をしたルックバック走査スワースＢの一例を示している。例えば、関心領域Ｈを観察するためにスワースＡとスワースＢとを重ねるとき、スワースＢの形状に起因して、ピクセルオーバーレイは、相対的なピクセル歪みのために理想的でない。しかしながら、この例では、図８Ｃを参照するに、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４は、ルックバック走査スワースＣを生成するために、ピッチバックと、例えばルック軸周りの回転又はロールとの双方を生じる（すなわち、センサＦＯＶを変化させるために少なくとも２自由度での回転を達成するように２つの軸の周りで回転する）ようにされ得る。可変ピッチ計器プラットフォーム２０４の動きを発動させることは、ドウェル中の関心領域Ｈにおいて改善されたピクセル投影オーバーレイをもたらす。何故なら、天底走査スワースＡとルックバック走査スワースＣとの間でこれらのピクセルがいっそう良好に整列されているからである。これが起こるのは、曲面上へのピクセルの投影は、ここに記載される技術で部分的に補正され得る歪んだ菱形形状を生じさせるからである。これは、選択された最適化領域におけるシーン評価の精度を向上させることができる。
【００４０】
図９は、本開示の一例に従った、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４をピッチフォワードさせることに関するものとして、リモートセンシングビークル２００を動作させるための幾何学的パラメータを例示している。理解されるべきことには、以下に説明される原理は、可変ピッチ計器プラットフォーム２０４をピッチバックさせることについても同様である。
【００４１】
以下の表は、上で例示された及び図１１に関して後述されるリモートセンシングビークル（例えば、２００、２５０）及び移動可能に結合される可変ピッチ計器プラットフォーム（例えば、２０４、２５４）を動作させることに関する値の一例を示している。
【表１】
2020535055.tif 000003
【００４２】
この例では、リモートセンシングビークルは、典型的な地球低軌道（ＬＥＯ軌道）内の８２８ｋｍの高度（高さｈ）を有する。高さは、例えば地球低軌道と地球高軌道との間などで変わり得る。特に、リモートセンシングビークルは、数多くのＶＩＩＲＳ衛星と同様に、比較的低い高度の軌道用に設計されることができる。軌道傾斜角は、太陽同期軌道経路を維持するために真の極軌道からの逸脱として約８．５６度である。当然ながら、地球半径Ｒは約６３７８ｋｍである。リモートセンシングビークルの軌道周期は約６０８８秒であり、角速度は１．０３２ｍｒａｄ／ｓである。進行速度は約６．５８３ｋｍ／ｓであり、軌道速度Ｅａｒｔｈ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅは約６．６６８ｋｍ／ｓである。一例において、検出器走査レートは、ウィスクブルーム構成において３．５３ｒａｄ／ｓであるが、それは検出器の焦点面アレイパラメータに依存して変わり得る。走査周期は１．７８秒であり、走査当たりの軌道運動は約１１．８６９である（すなわち、連続する走査／スワース間のターゲット表面上での距離）。ピクセル間の距離であるピクセルピッチは約１．０１６ｍｍであり、バンド内のピクセル数は約１６ピクセルである。一例において、焦点距離は１１４１ｍｍであり、ＩＦＯＶは約０．８９１ｍｒａｄ（１ピクセルの瞬時ＩＦＯＶ）である。従って、ＦＯＶは１２．２５３ｍｒａｄであり、天底での地上ＦＯＶは約−０．０６８ｋｍである。一例において、ルックアヘッド／ビハインド角（θ）（照準線角度）は１０度であるが、それは、例えば一部の例では０度と前方又は後方のいずれかの方向で水平に到達する度数との間などで変わり得る。
【００４３】
一例において、リモートセンシングビークル２００と天底との間の地上点角度（α）は約２．９４５４である。地上点と天底の間の地球中心角度（φ）は約０．０２１７である。従って、ルックアヘッド角からの増加された光路長である実効高度（ｈ’）は約８４０．９２ｋｍである。地上ＦＯＶ角度は約１１．９８５である。一例において、走査間のオーバーラップは約０．１１６であり、これが、図３Ｂに関して説明したオーバーラップＯに当てはめられ得る。当然ながら、当業者に明らかなように、上のパラメータ例は、リモートセンシングビークルの高度（及び様々な他の要因）に依存して変わることになる。
【００４４】
なお、ここで説明されるリモートセンシングビークルの例は、低い高度の軌道に限定されず、静止軌道（約３５，０００ｋｍの高さ）で、又はＨＥＬ軌道でさえも、稼働されることができる。さらには、なお、ここで説明されるリモートセンシングビークルの例は更に、ＲＦ通信リンク、合成開口レーダ（ＳＡＲ）、及び／又は何らかの天体に関するデータを収集するためにこのようなリモートセンシングビークルとともに使用可能な他の知られた技術、に対応するデータを収集することができる。また、一部の例において、ここで説明されるリモートセンシングビークルの例は、例えば高高度長時間滞空（high-altitude  long-endurance；ＨＡＬＥ）ＵＡＶなどの無人航空機（unmanned  aerial  vehicle；ＵＡＶ）、又は軽航空機型偵察機・プラットフォームであってもよく、これらは全て、リモートセンシングビークルの例に関してここで説明される装置及び方法を利用してデータを収集するために、比較的低い軌道で動作することができる。
【００４５】
図１０Ａ及び１０Ｂは、上で例示した及び下で図１１に関して例示するリモートセンシングビークル（例えば、２００、２５０）の動作に関連する相関を示すグラフである。一例において、図１０Ａに示されるように、前方（又は後方）を見る角度が０から１０度まで増加するにつれて、（地球の湾曲のために）スワースカバレッジが僅かに指数関数的に増加する。５度のピッチ角では、０．０５ｋｍ増加したカバレッジ距離が得られ、１０度のピッチ角では、０．１８ｋｍ増加したカバレッジ距離が得られる。図１０Ｂは、０度、５度、及び１０度のルックアヘッド角についてスワースパターンを例示している。５度では、水平サンプリングインターバル（ＨＳＩ）トラック（ｋｍ）が増加するにつれて、走査／スワース（ｋｍ）カバレッジが増加する。そして、１０度では、ＨＳＩトラックが増加するにつれて走査／スワースカバレッジが増加するが、１０度で見るときよりも大きい程度である。ピッチ角は、例えば上で例示したものよりも低い高度で軌道周回しているときなどに、１０度よりも大きくされ得る。
【００４６】
図１１は、可変ピッチ計器プラットフォーム（例えば、上述の可変ピッチ計器プラットフォーム２０４）をホストバスプラットフォーム（例えば、上述のホストバスプラットフォーム２０２）に移動可能に結合する動的結合装置（例えば、上述の動的結合装置２０８）の一例を示している。図示の例において、リモートセンシングビークル２５０は、ホストバスプラットフォーム２５２と可変ピッチ計器プラットフォーム２５４とを有している。可変ピッチ計器プラットフォーム２５４は、例えば上述の検出器２０６などの検出器２５６を支持して有する。検出器２５６の照準線は、多様な異なるやり方で調節又は移動されることができる。一例において、可変ピッチ計器プラットフォーム２５４は、検出器２５６に隣接して、検出器２５６とともに光路内に位置付けられた、調節可能な光学デバイス２５５を有することができる。調節可能な光学デバイス２５５は、検出器２５６の照準線を調整するために動的に移動可能であるように構成され得る（すなわち、観測装置内での照準線調整）。調節可能な光学デバイス２５５は、回転矢印によって指し示されるように、光学的な画像安定化と同様に、検出器２５６の照準を変更するように構成された、調節可能なチップ／チルトミラー又は調節可能な非共軸レンズとし得る。調節可能な光学デバイス２５５は、当業者に明らかになるような十分に確立された機構及び方法を用いて取り付けられ得る。
【００４７】
他の一例において、動的結合装置（例えば、２０８）は、ホストバスプラットフォーム２５２に対する可変ピッチ計器プラットフォーム２５４の移動を容易にするジンバルシステム２６０を有し得る。具体的には、ジンバルシステム２６０は、ホストバスプラットフォーム２５２に対しての、少なくとも１回転自由度での、そして、最大で３回転自由度での、可変ピッチプラットフォーム２５４の回転を容易にするための、複数の回転可能ジンバルデバイス２６２、２６４、及び２６６を有し得る。例えば、一対の第１のジンバルデバイス２６２が、ホストバスプラットフォーム２５２に対する所望の度数での移動又は調節を用いて、軸Ｙ（図１１を見ての水平な軸）周りでの可変ピッチ計器プラットフォーム２５４の回転を提供するように構成され得る。この目的のために、一対の第１のジンバルデバイス２６２によって、第１の支持構造２７０が第２の支持構造２７２に回転可能に結合され得る。ジンバル式のデバイスは、入れ子式のヒンジ付きブラケットと同程度に単純であることができ、あるいは、例えばクロス−ロール軸を有するスリーブ付きベアリングなど、より複雑であってもよい。図示のように、第１の支持構造２７０は、種々の留め具又は他の取り付けハードウェアを有し得るものであるマウント２７４を介して、可変ピッチ計器プラットフォーム２５４を構造的に支持するように構成され得る。
【００４８】
第２のジンバルデバイス２６４が、所望の度数での移動又は調節を用いて、軸Ｘ（図１１を見ての鉛直な軸）周りでの可変ピッチ計器プラットフォーム２５４の回転を提供するように構成され得る。ジンバルデバイス２６４は、第２の支持構造２７２を第３の支持構造２７６に回転可能に結合する円筒形ドラム又はディスクを有し得る。
【００４９】
一対の第３のジンバルデバイス２６６が、所望の度数での移動又は調節を用いて、軸Ｚ（図１１を見て紙面に出入りするように延びる軸）周りでの可変ピッチ計器プラットフォーム２５４の回転（例えば、チルト）を提供するように構成され得る。一例において、第３のジンバルデバイスは、任意の度数での移動又は調節で３自由度を提供する（構造２７６と２７８との間の）近接結合ジンバルデバイス２６６とし得る。従って、一対の第３のジンバルデバイス２６６は、第３の支持構造２７６を第４の支持構造２７８に回転可能に結合する。従って、第４の支持構造２７８は、多様な取り付け手段及び方法を用いて、ホストバスプラットフォーム２５２に静的に取り付けられることができる。ここで説明されるジンバルデバイスの各々は、当業者に認識されるように、１つの構造体を別の構造体に回転可能に結合する如何なるタイプのジンバルシステム（例えば、ロッド及びピン）を有していてもよい。
【００５０】
図１１に示すリモートセンシングビークル２５０の動的結合装置の例では３自由度が提供されているが、理解されるべきことには、ホストバスプラットフォーム２５２に対する可変ピッチ計器プラットフォーム２５４の単一回転自由度を提供するように、単一のジンバルデバイス／システム（例えば、２６２、２６４、又は２６６）が上述のようにして組み込まれてもよい。従って、可変ピッチ計器プラットフォーム２５４が少なくとも１自由度又は複数自由度で移動可能であることが企図される。また、移動又は調節の度数が何らかの限定を受けることは意図されていない。実際に、当業者が認識することには、リモートセンシングビークル２５０及びそれに付随する動的結合装置は、例えば０度と１８０度との間など、ホストバスプラットフォーム２５２に対する可変ピッチ計器プラットフォームの如何なる程度の移動を提供するように構成されてもよい。より具体的には、動的結合装置は、例えば０度から前方又は後方に水平でターゲット表面領域を走査するのに必要な度数（この度数は、リモートセンシングビークル２５０の軌道天体位置に依存し得る）に至るまでの間など、何らかの度数での検出器の照準線調整可能能力を提供するように構成され得る。また、ジンバルデバイス２６２、２６４、及び／又は２６６は、例えば、電気モータアクチュエータ、回転ソレノイド、ラックアンドピニオンギヤ、フレクシャ、４バー式リンク、及び当業者によって認識されるその他のものなどの、任意の好適な既知の機構によって作動され得る。
【００５１】
理解され得るように、動的結合装置（例えば、ジンバルシステム２６０又は単一のジンバルを含むもの）は、観測装置間での可変ピッチプラットフォーム２５４の観測装置ポインティングの調整及び結果として検出器２５６の照準線調整を提供する。調節可能な光学デバイス２５５がまた、観測装置内での可変ピッチプラットフォーム２５４の観測装置ポインティングの調整及び結果としての検出器２５６の照準線調整を提供するように構成され得る。一部の例において、これらは、ここで説明されるシステムでリモートセンシングビークル２５０を構成することによって同時に行われることができる。観測装置内及び観測装置間の調整の双方が、（チップ、チルト、及びロールの各自由度に対して１つの）３つまでの異なる照準線調整機構を提供し、これは、２つの異なる方法の照準線調整を介してポインティング位置を動的に変更するよう、リモートセンシングビークル２５０全体の向上された柔軟性を提供する。従って、ジンバルシステム２６０と調節可能な光学デバイス２５５とによって提供されるポインティング柔軟性により、可変ピッチプラットフォーム２５４は、可変ピッチプラットフォーム２５４のセンサ内の２つのサブアセンブリの、又は可変ピッチプラットフォーム２５４の２つのセンサ間の、照準アライメントのために（３回転自由度にて）多様に制御されることができる。これは、システムの統合／試験展開の間に熱的真空を破る必要がないという利点を提供することができ、それが、センシング中のリモートセンシングビークル２５０のスケジューリング時間を短縮し、それによりコストを最小化する。なお、動的結合装置は、発射荷重に耐えるのに十分な剛性又は何らかのタイプのロック機構を有し得る。
【００５２】
図１２は、ホストバスプラットフォーム２５３及びホスト計器プラットフォーム２５５を有するリモートセンシングビークル２５１の一例を示している。ホスト計器プラットフォーム２５５（例えば、ＶＩＩＲＳ）は、ホストバスプラットフォーム２５３に静的に取り付けることができ（例えば、図１２においてのように）、あるいは、上述したように、ホストバスプラットフォームに動的に取り付けられるか移動可能に結合されるかすることができ、その場合、ホスト計器プラットフォームは、可変ピッチ計器プラットフォーム（例えば、２０４、２５４）と称され、これは、ホストバスプラットフォーム（例えば、２０２、２５２）に対して移動可能である。
【００５３】
ホスト計器プラットフォーム２５５は、例えば軌道周回中などに、特定のセンサのポインティング位置を変更するように構成された動的に移動可能なセンサプラットフォーム２５７を有し得る。例えば、動的に移動可能なセンサプラットフォーム２５７は、第１の検出器２５９及び第２の検出器２６１（これらの検出器２５９及び２６１は各々、上述の検出器２０６と同様とし得る）を支持して有し得る。第２の検出器２６１の照準線は、第２の検出器２６１に隣接して、第２の検出器２６１とともに光路内に配置された、調節可能な光学デバイス２６３を介して調整又は変更され得る。調節可能な光学デバイス２６３は、第２の検出器２６１の照準線を第１の検出器２５９に対して調整するために、軌道周回中に動的に移動可能であるように構成され得る。一部の例において、調節可能な光学デバイス２６３は、回転矢印によって指し示されるように、光学的な画像安定化と同様に、検出器２６１の照準を変更するように構成された、調節可能なチップ／チルトミラー又は調節可能な非共軸レンズとし得る。調節可能な光学デバイス２６３は、当業者に明らかになるような十分に確立された機構及び方法を用いて取り付けられ得る。
【００５４】
調節可能な光学デバイス２６３はまた、ホスト計器ポインティングからのセンサポインティングの切り離しを支援し得る。具体的には、ホスト計器センサ２６５は、第２のセンサ２６１に対して確立された照準を有し得る。そして、遠隔に、手動で、又は自律的のいずれで制御されるかにかかわらず、調節可能な光学デバイス２６３が、ホスト計器センサ２６５に対する第２のセンサ２６１のポインティング位置を変更するために、軌道周回中に動的に動かされ、それにより、動的に移動可能なセンサプラットフォーム２５７の第２のセンサ２６１のセンサポインティングを、ホスト計器センサ２６５の確立された照度から切り離すことができる。
【００５５】
観測装置内ポインティング調整（図１２）及び観測装置間ポインティング調整（図１−１１）の双方が、（チップ、チルト、及びロールの各自由度に対して１つの）３つまでの異なる照準線調整機構を提供し、これは、特定のセンサのポインティング位置を動的に変更するよう、（１つ以上の）リモートセンシングビークル全体の向上された柔軟性を提供する。従って、ジンバルシステム２６０と調節可能な光学デバイス２５５とによって提供されるポインティング柔軟性により、可変ピッチプラットフォーム２５４は、可変ピッチプラットフォーム２５４のセンサ内の２つのサブアセンブリの、又はセンサプラットフォーム（例えば、２５７）の２つのセンサ間の、照準アライメントのために（３回転自由度にて）多様に制御されることができる。これは、システムの統合／試験展開の間にホスト計器プラットフォーム（例えば、ＶＩＩＲＳ）の熱的真空を破ることを回避するという利点を提供することができ、それが、センシング中のリモートセンシングビークルのスケジューリング時間を動的に短縮し、それによりコストを劇的に最小化する。これは何故なら、ホスト計器プラットフォームにおける熱的真空内にありながら、上述のように、特定のセンサの特定のポインティング位置を遠隔に変更し得るからである。
【００５６】
上述の（１以上の）自由度は、ホストバスに制御信号を送る技術的に周知のシステムを使用して、基地局又は他の遠隔位置から遠隔で達成されることができる。従って、可変ピッチ計器プラットフォームのパン、チルト、又はロールを行うことが、手動であろうと、及び／又は遠隔コンピュータシステムから自動的であろうと、遠隔に制御されることができる。
【００５７】
前述の例は、ホストバスについてのホストバスパラメータ及び／又はセンサ動作パラメータからミッションパラメータ（すなわち、可変ピッチ計器プラットフォームの）をオフロードすることによって画像ダイバーシティを提供しながら、関心あるターゲット上にとどまり、関心あるターゲットを再訪し、及び／又はセンサパラメータ（例えば、ＩＦＯＶ、地上アルベドなど）を変更するためのミッション柔軟性を提供する。
【００５８】
前述の例は更に、走査／スワースの中心又はエッジにおけるピクセルアスペクト比（すなわち、インスキャン対クロススキャン寸法）の調節を可能にする。
【００５９】
図１３は、本開示の一例に従った、観測装置ポインティングをホストバスプラットフォームから切り離す方法３００のブロック図を示している。当該方法は、例えば上述したものなどの、ホストバスプラットフォーム（例えば、２０２、２５２）及び可変ピッチ計器プラットフォーム（例えば、２０４、２５４）を有するリモートセンシングビークル（例えば、２００、２５０）を動作させるステップ３１０を有し得る。可変ピッチ計器プラットフォームは、例えば図１１を参照して上述したように、ホストバスプラットフォームに少なくとも１自由度で移動可能に結合され得る。当該方法は、例えば図２を参照して上述したように、可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を確立するステップ３２０を有し得る。当該方法は更に、観測装置ポインティングがホストバスプラットフォームの姿勢から切り離されるように、天底に対して第１のピッチ角（例えば、ピッチ角Ｂ）にある可変ピッチ計器プラットフォームでターゲット表面からデータを収集して、第１のデータセット（第１の画像（例えば、スワースＳＢ）に対応する）を生成するステップ３３０を有し得る。図４を説明する際に上述したように、観測装置データ収集は、ホストバスプラットフォームの姿勢若しくは他の制御又は動きとは独立となり得る。当該方法は更に、図４を参照して上述したように、可変ピッチ計器プラットフォームをホストバスプラットフォームに対して移動又は調節して、可変ピッチ計器プラットフォームのポインティング位置を変化させ、そして更に、天底に対して第２のピッチ角（例えば、ピッチ角Ｃ）にある可変ピッチ計器プラットフォームでターゲット表面からデータを収集して（例えば、走査して）、第２のデータセット（第２の画像（例えば、スワースＳＣ）に対応する）を生成するステップ３４０を有し得る。これらのデータセット及び画像は、既知の技術に従って、既知の処理装置及び方法を用いて処理されることができる。当該方法は更に、可変ピッチ計器プラットフォームを、実質的にリモートセンシングビークルのセンサの照準線の周りで回転させるステップ３５０を有し得る。この動きは、画像内のピクセルが回転されて、他のセンサからの又は他の走査からのピクセルとのいっそう大きいオーバーラップを示すことを可能にし得る。
【００６０】
図面に示した例を参照するとともに、ここでは特定の言葉を用いてそれを説明している。そうとはいえ、理解されることには、それによる本技術の範囲の限定は意図していない。ここに例示された特徴の改変及び更なる改良、並びにここに例示された例の追加の適用は、この記述の範囲内であるとみなされるべきである。
【００６１】
本開示は、ここに記載された一部の実施形態又は特徴が、ここに記載された他の実施形態又は特徴と組み合わされ得ることを明示的には開示していないかもしれないが、本開示は、当業者によって実施可能となるそのような組み合わせを記載しているように読まれるべきである。本開示における“又は”の使用は、ここに別段の指示がない限り、非排他的、すなわち、“及び／又は”を意味するように理解されるべきである。
【００６２】
また、記載された機構、構造、又は特性は、１つ以上の例において好適に組み合わされ得る。以上の説明においては、記載された技術の例の十分な理解を提供するため、例えば様々な構成の例など、数多くの具体的詳細事項が提供されている。しかしながら、認識されることには、本技術は、これらの具体的詳細事項のうちの１つ以上を用いずに実施されてもよいし、あるいは、他の方法、構成要素、装置などを用いて実施されてもよい。また、周知の構造又は処理については、本技術の態様を不明瞭にすることがないよう、詳細に示したり説明したりしていない。
【００６３】
主題事項を、構造的特徴及び／又は動作に特有の言語で説明してきたが、理解されるべきことには、添付の請求項にて規定される主題事項は、必ずしも、上述の特定の特徴及び動作に限定されるものではない。むしろ、上述の特定の特徴及び作用は、請求項を実施する形態例として開示されている。記載された技術の精神及び範囲から逸脱することなく、数多くの変更及び代替構成が考案され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ−７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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