BR102016002937A2 - método de detecção de intrusão, método para detectar um objeto intrusivo e sistema de navegação - Google Patents

Abstract

“método de detecção de intrusão, método para detectar um objeto intrusivo e sistema de navegação” a presente invenção se refere a sistema de navegação relativa e métodos de detecção de intrusão para esse sistema de navegação relativa em que o método inclui projetar repetidamente a partir de um gerador de grade um conjunto de linhas que define uma grade em espaço tridimensional para definir um campo delimitado pela grade e codificado com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade e determinar a presença de um objeto intrusivo dentro do campo.

Description

“MÉTODO DE DETECÇÃO DE INTRUSÃO, MÉTODO PARA DETECTAR UM OBJETO INTRUSIVO E SISTEMA DE NAVEGAÇÃO” Antecedentes da Invenção [001] Sistemas de navegação relativa são úteis para várias aplicações tais como navegação autônoma de veículos como em um ambiente de um armazém ou uma fábrica, reabastecimento em pleno ar e docagem espacial. Em algumas aplicações, apenas as posições relativas (Px, Py, Pz, ou Azimute, Elevação, Distância Oblíqua) entre dois objetos são exigidas. Em outras aplicações, a distância relativa, bem como a velocidade relativa (Vx, Vy, Vz, ou Taxa de Azimute, Taxa de Elevação, Taxa de Distância Oblíqua) e as atitudes relativas (arfagem, rotação e guinada) entre dois objetos são exigidas. Adicionalmente, as estatísticas que quantificam o Desempenho de Navegação Real (ANP) geral, em termos de Continuidade, Integridade, Disponibilidade e Precisão (CIAA) das soluções de navegação relativa, acima, podem ser desenvolvidas para permitir a determinação do atendimento da ANP ao Desempenho de Navegação Exigida (RNP) para a operação de navegação sendo conduzida. No total, as informações de navegação relativa somadas às estatísticas de ANP constituem o Vetor de Estado de Navegação do sistema.

[002] No caso específico de veículos aéreos não tripulados (UAVs), que são aeronaves que voam sem pilotos a bordo, sistemas de navegação relativa podem ser particularmente úteis visto que os UAVs dependem de automação completa ou parcial para controle durante sua decolagem, voo e pouso. Os UAVs têm se tornado cada vez mais populares mas a complexidade logística de controle de UAV torna seu uso complicado. Os pousos de UAV são feitos tipicamente em locais que têm auxílios de pouso tradicionais tais como Sistemas de Pouso por Instrumento (ILS), de Receptores Omnibearing de Frequência Muito Alta (VOR), Equipamento de Medição de Distância (DME) Sistemas de Pouso de Micro-ondas (MLS), RADAR, etc., os quais auxiliam o piloto remoto, ou o piloto automático a bordo no caso de sistemas totalmente autônomos, no pouso da aeronave e/ou proporcionam pousos automatizados. Entretanto, frequentemente é desejável decolar e pousar UAVs em locais em que a infraestrutura para auxílios de pouso tradicionais não está disponível, o que limita a flexibilidade do UAV.

[003] Com ou sem um piloto a bordo, os UAVs podem ser suscetíveis a um objeto introduzindo-se na zona de pouso, especialmente intrusões temporárias que ocorrem durante o ato de pouso. Sistemas de navegação relativa atuais não são capazes de detectar essas intrusões.

Descrição Resumida da Invenção [004] Em um aspecto, uma realização da invenção se refere a um método de detecção de intrusão para um sistema de navegação relativa, que inclui projetar repetidamente a partir de um gerador de grade um conjunto de linhas que define uma grade dentro do espaço tridimensional para definir um campo delimitado pela grade, com as linhas codificadas com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade e determinar a presença de um objeto intrusivo dentro do campo.

[005] Em outro aspecto, uma realização da invenção se refere a um sistema de navegação relativa que inclui um gerador de grade que projeta no espaço uma grade de navegação relativa e um módulo detector para determinar a presença de um objeto intrusivo que não é previsto como um receptor da grade de navegação relativa e configurado para emitir um sinal relacionado à presença do objeto intrusivo.

Breve Descrição das Figuras [006] Nas figuras: A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um UAV e um de gerador de grade de acordo com uma realização da invenção. A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um sistema de navegação relativa que pode detectar objetos intrusivos. A Figura 3 é uma ilustração esquemática de uma nuvem de pontos que pode ser formada na detecção de um objeto intrusivo. A Figura 4 é um fluxograma de uma realização de um método de detecção de intrusão para um sistema de navegação relativa. A Figura 5 é um fluxograma de uma realização de um método para detectar um objeto intrusivo.

Descrição de Realizações da Invenção [007] As realizações da presente invenção são relacionadas a métodos e aparelhos para projetar uma grade a partir de um gerador de grade de um sistema de navegação relativa e detectar objetos intrusivos dentro da grade projetada. O sistema de navegação relativa pode ser usado para uma variedade de aplicações que incluem pousar qualquer tipo de aeronave e é particularmente adequado para pousar UAVs. A Figura 1 ilustra uma realização de um gerador de grade 10, que pode projetar uma grade, tal como um conjunto de linhas entrecruzadas, no espaço dentro de um campo tal como um campo de transmissão ou campo de atenção (FOR) 14. Mais especificamente, o gerador de grade 10 projeta repetidamente a grade no espaço tridimensional para definir o FOR 14. Os detalhes gerais de como projetar a grade são conhecidos na técnica, que inclui a revelação nos documentos de Patente US 7.681.839, depositado em 23 de março de 2010, intitulado Optical Tracking System For Refueling, e US 8.386.096, depositado em 26 de fevereiro de 2013, intitulado Relative Navigation System, cujo conteúdo é incorporado ao presente documento a título de referência. Portanto, os detalhes gerais da geração de grade não serão descritos totalmente neste pedido.

[008] Como ilustrado, a grade projetada compreende linhas entrecruzadas. A uma distância do gerador de grade 10, essas linhas entrecruzadas são observadas como uma grande no espaço, sendo que o tamanho da grade aumenta com a distância do gerador de grade 10. A grade no espaço gerada pelo gerador de grade 10 pode ser detectada por um módulo detector 16 de um objeto móvel, que pode então manobrar a si mesma com base na grade detectada. Para os propósitos dessa discussão, o objeto móvel será descrito como um UAV 18 que tem o módulo detector 16. Para navegação relativa entre o gerador de grade 10 e o UAV 18 presume-se que o módulo detector 16 do UAV 18 fica dentro do campo de transmissão do gerador de grade 10, permitindo que o módulo detector 16 “veja” a grade.

[009] Para propósito de descrição, o gerador de grade 10 pode ser imaginado como linhas entrecruzadas que se projetam substancialmente na direção y do sistema de coordenadas ilustrado. Se a projeção de linhas entrecruzadas for observada no plano x-z a uma distância R2 distante do gerador de grade 10, uma primeira grade 20 seria observada. Se a mesma projeção de linhas entrecruzadas for observada a uma distância R3, que é maior que a primeira distância R2 no plano x-z, seria observada uma segunda grade 30, a qual parece relativamente maior que a primeira grade 20.

[010] A primeira grade 20 a uma distância R2 distante do gerador de grade 10 é delimitada espacialmente na direção horizontal por uma primeira linha vertical 22 e por uma segunda linha vertical 24. Existe um conjunto de linhas verticais geradas temporal e espacialmente entre a primeira linha vertical 22 e a segunda linha vertical 24. A primeira grade 20 a uma distância R2 distante do gerador de grade 10 é delimitada espacialmente na direção horizontal por uma primeira linha vertical 26 e por uma segunda linha vertical 28. Existe um conjunto de linhas horizontais geradas temporal e espacialmente entre a primeira linha horizontal 26 e a segunda linha horizontal 28. A distância R2 pode ser qualquer distância entre a primeira grade 20 e o gerador de grade 10.

[011] A segunda grade a uma distância R3 distante do gerador de grade 10 é, para todas os propósitos práticos, igual à primeira grade 20, mas a uma distância maior do gerador de grade 10 do que a primeira grade 20. A segunda grade 30 é delimitada espacialmente na direção horizontal por uma primeira linha vertical 32 da segunda grade 30 e uma segunda linha vertical 34 da segunda grade 30. Existe uma pluralidade de linhas verticais geradas temporal e espacialmente entre a primeira linha vertical 32 da segunda grade 16 e a segunda linha vertical 34 da segunda grade 16. A segunda grade 30 a uma distância R3 distante do gerador de grade 10, é espacialmente delimitada na direção vertical por uma primeira linha horizontal 36 da segunda grade 30 e uma segunda linha horizontal 38 da segunda grade 30. Existe uma pluralidade de linhas horizontais temporal e espacialmente entre a primeira linha horizontal 36 da segunda grade e a segunda linha horizontal 38 da segunda grade 16.

[012] A similaridade das grades 20 e 30 se torna aparente no caso de linhas de grade projetadas, em que a grade 30 é formada pelas mesmas linhas que formam a grade 20, exceto que a grade 30 é observada a uma distância maior do gerador de grade 10, que faz a grade 30 parecer maior do que a grade 20. Neste sentido, a grade 30 é a aparição das linhas de grade geradas pelo gerador de grade 10 à distância R3 enquanto a grade 20 é a aparição das linhas de grade à distância R2.

[013] As grades 20 e 30 podem ter qualquer número de linhas. Conforme ilustrado, as mesmas incluem dez linhas verticais por dez linhas horizontais. Uma grade que inclui um número maior de linhas entrecruzadas pode resultar em detecção aprimorada para um FOR fixo 14 e distância a partir do módulo detector 16 comparada a uma grade que inclui um número menor de linhas entrecruzadas. As grades 20 e 30 são representadas como um formato quadrado, mas isso não é uma exigência. A grade pode ser de qualquer formato que inclui retangular, oval ou circular. Além disso, as linhas entrecruzadas das grades 20 e 30 são representadas como ortogonais; entretanto, isso não é uma exigência. Os ângulos entre as linhas entrecruzadas podem ser ângulos retos, agudos ou obtusos em partes diferentes da grade.

[014] As linhas verticais e horizontais podem ser formadas em qualquer maneira adequada pelo gerador de grade 10. Por exemplo, todas as linhas podem ser formadas sequencialmente ou todas de uma vez. Qualquer uma dentre as linhas verticais ou linhas horizontais pode ser formada antes da outra. O gerador de grade pode alternar entre linhas verticais e horizontais. Quando o gerador de grade 10 usa um laser de varredura para formar a grade, o laser formará sequencialmente todas de uma dentre as linhas verticais e horizontais, seguida pela formação sequencial da outra dentre as linhas verticais e horizontais. A taxa na qual as linhas são formadas sequencialmente pode ser tão rápida que, para propósitos práticos, é como se todas as linhas de grade fossem formadas simultaneamente. A fonte de irradiação para o conjunto de linhas projetadas pode ser uma fonte de irradiação coerente ou incoerente. Por exemplo, quando a fonte de irradiação é uma fonte coerente, a mesma pode ser um laser de estado sólido que emite radiação em um tamanho de onda na faixa próxima a UV. Adicionalmente, a frequência e/ou intensidade de radiação pode ser selecionada, ou atenuada pelo uso de um filtro óptico, para reduzir o risco de danos aos olhos. A grade de linhas projetadas entrecruzadas pode ser gerada por varredura por rastreio de cada uma das linhas ou projetando-se e varrendo-se um feixe de radiação alongado. Quaisquer métodos e aparelhos adequados para gerar as linhas entrecruzadas podem ser usados.

[015] Embora exemplos mostrados usem coordenadas cartesianas, qualquer sistema de coordenadas apropriado pode ser usado, incluindo sistemas de coordenadas polares, cilíndricas ou esféricas tanto para geração de grade quanto para detecção de grade. Por exemplo, para formar uma grade submissa a representação de coordenadas polares, uma série de círculos concêntricos e linhas que irradiam para fora a partir do centro desses círculos pode ser projetada pelo gerador de grade no espaço.

[016] Os dados de grade podem ser incluídos, embutidos ou codificados de outra forma em uma ou mais localizações da grade. Por dados de grade, entende-se que a estrutura ou característica da grade fornece dados ou informações que podem ser lidos ou detectados pelo módulo detector 16. Em uma realização, as linhas projetadas que incluem a série de linhas projetadas entrecruzadas são codificadas com dados de grade diferentes em regiões diferentes da grade para indicar regiões dentro da grade de linhas entrecruzadas. Dessa maneira, as linhas codificadas com dados de grade são configuradas para identificar pontos predeterminados na grade. Uma maneira de codificação dos dados de grade é modulando-se o feixe no caso de um laser ser usado para formar a grade. A modulação é alcançada mudando-se a intensidade do feixe e/ou bloqueando-se o feixe com alguma periodicidade. Esses dados de grade podem incluir um número e é contemplado que cada uma das linhas de grade possa incluir um número, que identifica a linha de grade para o módulo detector 16 do UAV 18.

[017] As realizações da invenção incluem a capacidade para detectar objetos intrusivos dentro do FOR 14, A navegação de aeronave nas cercanias de objetos intrusivos animados ou inanimados, particularmente durante operações de pouso e decolagem, podem ser perigosas não apenas para a aeronave, e para quaisquer passageiros acompanhantes ou cargas, mas também para estruturas e pessoal próximo. Esse problema pode ser composto em condições ambientais adversas, tais como, noite, luminosidade, luz refletida, luz do sol direta ou a presença de partículas tais como umidade visível que inclui chuva, nevoeiro, neve, poeira. Esse problema ainda é adicionalmente exacerbado se a aeronave que navega for não tripulada. Como usado no presente documento, o termo objeto intrusivo inclui qualquer objeto, conhecido ou desconhecido, dentro do FOR 14. No caso de objetos intrusivos conhecidos, a presença determinada desses objetos confirma a localização do gerador de grade e atua como indicadores.

[018] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um sistema de navegação relativa 40 que pode detectar objetos intrusivos. É contemplado que um gerador de grade 10 como descrito previamente possa ser incluído no sistema de navegação relativa 40 e possa estar situado em, ou nas cercanias de, um local de pouso de aeronave especialmente um local de pouso de UAV, em que o local de pouso é estacionário ou móvel. Adicionalmente, um módulo detector 44 para determinar a presença de um objeto intrusivo que não é previsto como um receptor da grade de navegação relativa pode ser incluído no sistema de navegação relativa 40. Esse módulo detector 44 pode ser configurado para emitir um sinal relacionado à presença do objeto intrusivo. Será compreendido que qualquer módulo detector adequado 44 pode ser utilizado. A título de exemplo não limitante, o módulo detector 44 pode incluir um módulo detector localizado próximo ao gerador de grade 10 e que é configurado para detectar luz retrorrefletida ou retrodifundida. A luz retrorrefletida é provocada por um objeto intrusivo que reflete luz de volta para sua fonte com um mínimo de dispersão. A luz retrorrefletida é refletida de volta ao longo de um vetor que é paralelo a, mas oposto em sentido a partir da fonte de onda. Retrodifusão é provocada pela reflexão de luz a partir de um objeto intrusivo de modo que um raio incidente é refletido em muitos ângulos em vez de em apenas um ângulo. Dependendo da mídia do objeto intrusivo uma porção maior ou menor da luz é refletida. Assim, esse meio de detecção não exige que equipamento seja instalado ou localizado no UAV.

[019] A título de exemplo não limitante adicional, o módulo detector 44 também pode ser incluído no módulo detector 16 no UAV. Isso permite que o módulo detector 16 no UAV 18 determine a presença de objetos intrusivos sem ter que ter um módulo detector próximo ao gerador de grade 10. Quando o módulo detector 44 é incluído no módulo detector no UAV, o módulo detector 44 é configurado para detectar uma reflexão multipercurso, ou como uma perda de luz a partir da grade que é provocada pelo objeto intrusivo que bloqueia linha de visão direta. A reflexão multipercurso pode ser provocada por uma reflexão oblíqua, em um ângulo de incidência baixo, a partir de um objeto intrusivo. Ambos os casos indicam a presença de um objeto intrusivo dentro do FOR 14 por meio instalado no UAV 18. O módulo detector ou um processador acoplado operacionalmente ao mesmo pode determinar que a reflexão multipercurso é diferente do restante da grade recebida e pode determinar a presença do objeto intrusivo com base nisso. A detecção de perda de luz provocada por um objeto intrusivo inclui um objeto intrusivo que bloqueia uma porção da grade bem como reduz uma intensidade da luz recebida. Independentemente de onde o módulo detector 44 está localizado na zona de pouso ou na aeronave, será compreendido que a luz da grade 20 pode ser utilizada para determinar a presença do objeto intrusivo. Será compreendido que qualquer número de módulos detectores 44 pode ser utilizado para determinar a presença de um objeto intrusivo que inclui, porém sem limitações, que vários módulos detectores 44 podem ficar localizados próximos ao gerador de grade 10.

[020] Em um exemplo, a detecção de retrodifusão de qualquer luz é uma indicação de um objeto intrusivo no FOR 14. Em outra realização, uma base tempo de precisão é usada em conjunto com detecção de retrodifusão para realizar medições em tempo de voo (TOF) que levam à capacidade para determinar a distância do objeto a partir do gerador de grade 10. Mais especificamente, um processador 48 pode medir o tempo decorrido da transmissão à recepção da luz para que a distância na qual o feixe de luz projetado é retrodifundido possa ser determinada. Dessa maneira, o processador 48 pode ser incluído no sistema de navegação relativa 40 para auxiliar na determinação de uma presença do objeto intrusivo. Como ilustrado o processador 48 pode ser acoplado operacionalmente a um módulo detector próximo ao gerador de grade 10 ou a um que fica localizado no UAV 18.

[021] Também será compreendido que uma fonte de luz secundária 46 pode ser incluída no sistema de navegação relativa 40 e o módulo detector 44 pode determinar a presença do objeto intrusivo com base em uma projeção a partir da fonte de luz secundária 46. Dessa maneira, a luz a partir do gerador de grade 10 não precisa ser utilizada para determinar a presença de um objeto intrusivo. Qualquer fonte de luz secundária adequada 46 pode ser utilizada incluindo, porém sem limitações, um ponto de laser não varrido, um ponto de laser varrido, um laser intermitente, etc. No caso do ponto de laser não varrido será compreendido que a projeção pode ter dispersão suficiente para cobrir o FOR 14. De maneira similar, o ponto ou linha de laser varrido também pode cobrir o FOR 14. A fonte de luz secundária pode ser ativada durante varredura de grade normal se a frequência for distinta da frequência de grade de modo que a mesma não interfira. Alternativamente, a mesma pode ser ativada antes, depois ou entre projeções da grade.

[022] Independentemente da localização do processador 48, o processador 48 pode ser acoplado operacionalmente a um enlace de comunicação 50 de modo que informações possam ser transmitidas para e do processador 48. É contemplado que o enlace de comunicação 50 possa ser um enlace de comunicação sem fio e possa ser qualquer variedade de mecanismo de comunicação capaz de se conectar sem fio a outros sistemas e dispositivos e pode incluir, porém sem limitações, pacotes de rádio, enlace ascendente de satélite, Wireless Fidelity (WiFi), WiMax, Bluetooth, ZigBee, sinal sem fio 3G, sinal sem fio de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA), sistema global para comunicação móvel (GSM), sinal 4G sem fio, sinal de evolução de longo prazo (LTE), Ethernet, enlace de dados óptico adequado para a emissão de operações controladas, ou quaisquer combinações dos mesmos. Também será compreendido que o tipo ou modo particular de comunicação sem fio não é fundamental para as realizações da invenção, e redes sem fio desenvolvidas posteriormente são certamente contempladas como dentro do escopo de realizações da invenção. Adicionalmente, o enlace de comunicação 50 pode ser acoplado de modo comunicativo ao processador 48 através de um enlace por fio sem mudar o escopo de realizações da invenção. Ainda adicionalmente, o enlace de comunicação 50 pode ser um enlace de comunicação por fio que pode ser acoplado fisicamente a um componente ou sistema para transferir informações para o mesmo. Embora apenas um enlace de comunicação 50 tenha sido ilustrado no UAV 18, é contemplado que o UAV 18 possa ter múltiplos enlaces de comunicação acoplados de modo comunicativo ao processador 48. Esses múltiplos enlaces de comunicação podem proporcionar ao UAV 18 a capacidade para transferir informações de dados de voo a partir do UAV 18 em uma variedade de formas.

[023] Ainda adicionalmente, o sinal a partir de qualquer dos módulos detectores ilustrados 44 ou um sinal a partir de qualquer dos processadores ilustrados 48 pode ser comunicado sem fio a um processador remoto 52 que tem seu próprio enlace de comunicação sem fio 54. O processador remoto 52 pode ficar localizado em qualquer estação terrestre designada adequada. Será compreendido que qualquer um dentre os processadores 48 e/ou o processador remoto 52 pode ser configurado para determinar a presença do objeto intrusivo.

[024] Ainda adicionalmente, os processadores 48 e/ou o processador remoto 52 podem ser configurados para identificar e classificar o obstáculo intrusivo. No exemplo ilustrado da Figura 2 a grade ou pelo menos uma porção da mesma é recebida pelo módulo detector 44 no UAV em 58.

Diversos objetos intrusivos também podem ser detectados como estando no FOR 14 que incluem uma linha de energia 60, postes 62 e uma árvore 64. A título de exemplo não limitante, o processador 48 pode identificar o objeto intrusivo recebendo sinais emitidos a partir do módulo detector 44 e formar uma imagem de nuvem de pontos a partir dos mesmos. Mais especificamente, a luz refletida pode ser usada para formar uma imagem de nuvem de pontos que é destinada a representar a superfície externa do(s) objeto(s) intrusivo(s). A Figura 3 ilustra uma imagem de nuvem de pontos formada a partir de luz refletida na ilustração exemplificativa da Figura 2. O processador 48 pode identificar objetos que incluem a linha de energia 60, postes 62 e a árvore 64 a partir da imagem de nuvem de pontos e retransmitir essas informações. Alternativamente, a própria imagem de nuvem de pontos pode ser retransmitida para outro processador ou para um usuário que pode identificar os objetos. Também é contemplado que os objetos intrusivos possam ser classificados pelo processador 48, pelo processador remoto 52 ou por um usuário. A título de exemplo não limitante, o processador 48 pode ser utilizado para determinar se a retrodifusão a partir de um objeto é uma ameaça ou não. Por exemplo, a retrodifusão pode ser utilizada para determinar o tamanho do objeto intrusivo bem como a localização do objeto intrusivo e essas informações podem ser utilizadas para classificar se o objeto é uma ameaça ou não. A título de exemplos não limitantes, um objeto intrusivo pode ser um pássaro muito pequeno para causar dano e, portanto, não seria classificado como uma ameaça, uma pode ser determinada como sendo a partir da árvore 64 e outra a partir da linha de energia 60, em que ambas podem representar uma ameaça que pode ser contornada ou que pode impedir a operação de pouso. Ainda adicionalmente, o processador 48 ou o processador 52 com base em uma medida do tempo decorrido da transmissão à recepção da luz pode determinar se um objeto intrusivo é estacionário ou móvel, bem como a velocidade na qual o mesmo está se movendo.

[025] A Figura 4 ilustra um método 100 para detectar um objeto intrusivo de acordo com uma realização da invenção. O método 100 inclui em 102 projetar repetidamente a partir de um gerador de grade, tal como o gerador de grade 10, um conjunto de linhas que define uma grade no espaço tridimensional para definir um FOR 14. Será compreendido que projetar repetidamente pode incluir projetar conjuntos de linhas em intervalos de tempo predeterminados, projetar conjuntos de linhas aleatoriamente, e projetar conjuntos de linhas em qualquer maneira adequada de modo que o FOR 14 seja definido e possa ser utilizado em um sistema de navegação relativa.

[026] Em 104, a presença de um objeto intrusivo dentro do FOR 14 pode ser determinada. Qualquer método adequado para determinar a presença do objeto intrusivo pode ser utilizado incluindo, porém sem limitações, detecção de luz retrorrefletida ou retrodifundida por módulos detectores localizados em ou próximos ao gerador de grade, detecção de luz transmitida que resulta de reflexão multipercurso a partir de um objeto ou objetos no FOR 14 por módulos detectores localizados em um receptor previsto da grade tal como o UAV 18, ou detecção de perda de luz causada por um objeto ou objetos que bloqueiam a transmissão de luz a partir do gerador de grade 10 para módulo(s) detector(es) localizado(s) em um receptor previsto tal como o UAV 18.

[027] A identificação e classificação do(s) objeto(s) intrusivo(s) também podem ser incluídas no método 100. Essa identificação e classificação aprimoram a consciência situacionai e a tomada de decisão com relação ao nível de perigo que o(s) objeto(s) íntrusivo(s) pode(m) constituir, e guiar a resposta apropriada. Em 106, o objeto intrusivo pode ser identificado. A identificação do objeto intrusivo pode incluir, porém sem limitações, identificar o que é o objeto e onde o objeto está localizado. A título de exemplo não limitante, identificar o objeto intrusivo pode incluir que luz retrodifundida possa ser usada para formar uma imagem de nuvem de pontos que é destinada a representar a superfície externa do(s) objeto(s) intrusivo(s). O processador 48 ou o processador remoto 52 podem usar técnicas de processamento de imagem para identificar o(s) objeto(s) intrusivo(s) ou a imagem de nuvem de pontos pode ser fornecida para um usuário que pode identificar os objetos.

[028] Em 108, o objeto intrusivo pode ser classificado. Isso pode incluir, porém sem limitações, classificar o objeto intrusivo como um objeto conhecido ou um objeto desconhecido. Por exemplo, objetos tais como alinha de energia 60, postes 62 e a árvore 64 podem ser conhecidos com base em uma localização conhecida do gerador de grade 10 e podem simplesmente fornecer um indicador para ser contornado. Objetos intrusivos adicionais, tais como, a título de exemplos não limitantes, um veículo ou pássaro podem ser desconhecidos. Adicionalmente, classificar o objeto intrusivo pode incluir classificar o nível de ameaça do objeto intrusivo. Por exemplo, um pássaro pode não representar uma ameaça, uma árvore pode representar uma ameaça que pode ser contornada, e um veículo desconhecido pode ser uma ameaça que pode impedir a operação de pouso ou decolagem.

[029] Deve ser observado que a sequência representada é apenas para propósitos ilustrativos e não é destinada a limitar o método 100 de qualquer forma. Será compreendido que as porções do método podem avançar em uma ordem lógica diferente, porções adicionais ou intermediárias podem ser incluídas, ou porções descritas do método podem ser dividas em múltiplas porções, ou porções descritas do método podem ser omitidas sem desviar do método descrito. A título de exemplo não limitante, o método 100 pode incluir projetar luz a partir de uma fonte de luz secundária durante ou separada da projeção da grade e determinar a presença do objeto intrusivo com base na luz a partir da fonte de luz secundária.

[030] Também será compreendido que a determinação da presença do(s) objeto intrusivo(s) pode ser feita exclusivamente por um receptor previsto da grade. Por exemplo, a Figura 5 ilustra um método para detectar um objeto intrusivo entre um objeto transmissor e um objeto receptor que estão navegando um relativo ao outro com o uso de um sistema de navegação relativa, tal como o sistema de navegação relativa 40 ilustrado previamente. Como com o método descrito previamente, o método 200 começa com a projeção repetida no espaço de um conjunto de linhas que define uma grade em 202 por um gerador de grade 10. As linhas podem ser codificadas com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade. Em 204, pelo menos uma porção da grade projetada é recebida em um módulo detector localizado no objeto receptor, tal como o módulo detector 16 localizado no UAV 18. Em 206, a presença de um objeto intrusivo localizado dentro da grade e entre os objetos transmissor e receptor é determinada com base em pelo menos uma característica da grade projetada. Mais especificamente o módulo detector 16 no UAV 18 pode detectar, a título de exemplos não limitantes, reflexões multipercurso e/ou uma perda de luz a partir da grade que é provocada pelo objeto intrusivo e, com base nisso, pode determinar a presença do(s) objeto(s) intrusivo(s).

[031] Em 208, o objeto intrusivo pode ser identificado. A identificação do objeto intrusivo pode incluir, porém sem limitações, identificar o que é o objeto e onde o objeto está localizado. A título de exemplo não limítante, um número de pontos de grade que são bloqueados pelo objeto intrusivo ou a quantidade de redução na luz podem ser indicativos do tamanho do objeto intrusivo. No caso de informações de grade retrorrefletida detectada, qualquer um dentre os processadores 48 e/ou o processador remoto 52 pode ser configurado para determinar um azimute, elevação ou distância do objeto intrusivo a partir das informações de grade retrorrefletida. Mais especificamente, os dados codificados na retrorreflexão podem incluir informações de azimute, elevação e distância e essas informações podem ser utilizadas para determinar o azimute, elevação e distância do objeto intrusivo. Dessa maneira, o processador 48 pode ser utilizado de informações adicionais com relação ao objeto intrusivo. Informações de posição para um objeto intrusivo podem ser determinadas por informações de posição de grade deslocadas tempo no bem como pela recepção de informações retrorrefletidas. As informações com relação ao objeto intrusivo podem então ser comunicadas com receptores previstos que operam ou planejam operar dentro do FOR 14.

[032] Em 210, o objeto intrusivo pode ser classificado. Isso pode incluir, porém sem limitações, classificar o objeto intrusivo como um conhecido objeto ou um objeto desconhecido ou classificar seu nível de ameaça. Por exemplo, se o objeto intrusivo bloqueia uma porção grande da grade projetada e de modo que o UAV 18 não possa navegar confiavelmente então o objeto intrusivo pode ser determinado como representando uma ameaça que impede a operação de pouso.

[033] Os métodos descritos acima são apenas para propósitos exemplificativos e não são destinados a limitar as realizações inventivas de qualquer forma uma vez que se compreende que as porções do método podem avançar em uma ordem lógica diferente, porções adicionais ou intermediárias podem ser incluídas, ou porções descritas do método podem ser divididas em múltiplas porções, ou porções descritas do método podem ser omitidas sem desviar do método descrito.

[034] As realizações descritas acima fornecem uma variedade de benefícios que incluem que as mesmas podem detectar um objeto intrusivo dentro do campo de atenção de um sistema de navegação relativa, o que pode melhorar a segurança de operação dentro do campo de atenção. Adicionalmente, as realizações descritas acima podem identificar e classificar o obstáculo intrusivo para melhorar adicíonalmente a segurança da operação. Métodos alternativos para fornecer informações de navegação e de detecção de obstáculo são mais complexos, caros, e exigem maior tamanho, peso e potência do que as realizações descritas acima. Além disso, sistemas alternativos são menos precisos e terão latências de dados inerentes devido à integração de dois sistemas separados.

[035] Para a extensão ainda não descrita, os recursos e estruturas diferentes das várias realizações podem ser usados em combinação entre si conforme desejado. O fato de que um recurso possa não ser ilustrado em todas as realizações não deve ser interpretado como que o mesmo não possa ser, porém, que isso ocorre visando a brevidade da descrição. Assim, os vários recursos das diferentes realizações podem ser misturados e combinados conforme desejado para formar novas realizações, estejam as novas realizações descritas expressamente ou não. Todas as combinações ou permutações de recursos descritas no presente documento são cobertas por esta revelação.

[036] Esta descrição escrita usa exemplos para apresentar a invenção, inclusive o melhor modo, e também para capacitar qualquer pessoa versada na técnica a praticar a invenção, inclusive a fazer e usar qualquer aparelho ou sistema, e a executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram para as pessoas versadas na técnica. Tais outros exemplos estão destinados a serem abrangidos pelo escopo das reivindicações caso tenham elementos estruturais que não sejam diferentes da linguagem literal das reivindicações ou caso incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais em relação à linguagem literal das reivindicações.

Claims (20)

1. MÉTODO DE DETECÇÃO DE INTRUSÃO para um sistema de navegação relativa, caracterizado pelo fato de que o método compreende: projetar repetidamente, a partir de um gerador de grade, um conjunto de linhas que definem uma grade em espaço tridimensional para definir um campo delimitado pela grade projetada e codificado com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade; e determinar a presença de um objeto intrusivo dentro do campo.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar a presença do objeto intrusivo inclui detectar luz retrorrefletida ou luz retrodifundida refletida a partir do objeto intrusivo.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que determinar a presença do objeto intrusivo inclui adicionalmente formar uma imagem de nuvem de pontos a partir da luz detectada.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a imagem de nuvem de pontos é processada e o objeto intrusivo é identificado.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar a presença do objeto intrusivo inclui detectar uma reflexão multipercurso de pelo menos uma porção da grade projetada que deflete do objeto intrusivo, por um módulo detector que é um receptor previsto da grade.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar a presença do objeto intrusivo inclui detectar que uma porção da grade gerada é bloqueada ou detectar uma redução na intensidade da luz a partir da grade por um módulo detector que é um receptor previsto da grade.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente projetar luz, a partir de uma fonte de luz secundária, dentro do campo e determinar a presença do objeto intrusivo com base em uma reflexão da luz.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a luz que se projeta a partir da fonte de luz secundária ocorre entre projeção repetida da grade.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar a presença do objeto intrusivo inclui adicionalmente determinar um azimute, elevação ou distância do objeto intrusivo a partir do gerador de grade.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente classificar o objeto intrusivo como um obstáculo a ser evitado ou um objeto conhecido que fornece um indicador.

11. MÉTODO PARA DETECTAR UM OBJETO INTRUSIVO, caracterizado pelo fato de que o método compreende: projetar repetidamente, a partir de um gerador de grade localizado em um objeto transmissor, um conjunto de linhas que define uma grade e codificado com dados de grade configurados para identificar pontos predeterminados na grade; receber pelo menos uma porção da grade projetada em um módulo detector localizado no objeto receptor; e determinar a presença de um objeto intrusivo localizado dentro da grade e entre os objetos transmissor e receptor com base em pelo menos uma característica da grade projetada.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que determinar a presença do objeto intrusivo inclui detectar que uma porção da grade foi bloqueada pelo objeto intrusivo.

13. SISTEMA DE NAVEGAÇÃO relativa, caracterizado pelo fato de que compreende: um gerador de grade que projeta em espaço tridimensional uma grade de navegação relativa para definir um campo; e um módulo detector para detectar luz e configurado para emitir um sinal relacionado à luz detectada; e um processador acoplado operacionalmente ao módulo detector e configurado para receber o sinal e determinar quando o sinal relacionado à luz detectada é indicativo da presença de um objeto intrusivo.

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o módulo detector é localizado próximo ao gerador de grade.

15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o módulo detector detecta luz retrorrefletída ou luz retrodifundida refletida a partir do objeto intrusivo.

16. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o processador recebe um sinal relacionado à luz detectada e forma uma imagem de nuvem de pontos a partir da mesma.

17. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o módulo detector é acoplado operacionalmente a um objeto receptor que é um receptor previsto da grade e o módulo detector é configurado para detectar uma reflexão multipercurso ou uma perda de luz da grade.

18. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma fonte de luz secundária e em que o módulo detector determina a presença do objeto intrusivo com base em uma projeção da fonte de luz secundária.

19. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a fonte de luz secundária inclui um ponto de laser não varrido, um ponto de laser varrido ou um laser intermitente.

20. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o processador é configurado para determinar um azimute, elevação ou distância do objeto intrusivo a partir do gerador de grade.