CN103661969A - 具有多个传感器的系统和利用该系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有多个传感器的系统和利用该系统的方法，所述系统包括具有在空间中投影相对导航网格的网格生成器、位于相对导航网格内并且提供传感器输出的多个传感器、构造成检测多个传感器中每一个相对于导航网格的位置并且提供相应的位置输出的位置检测器、和基于位置输出协调传感器输出并且产生协调的传感器输出的协调引擎。所述方法包括从机载传感器和飞机中的一个投影相对导航网格并确定多个传感器在相对导航网格内的空间位置、并且基于确定的多个传感器的空间位置来协调来自机载传感器的传感器输出。

Description

具有多个传感器的系统和利用该系统的方法
技术领域
本发明涉及一种传感器系统和利用该系统的方法。
背景技术
机载传感器系统可以用于获得数据和信息，例如三维图像和地形。这些系统可以收集时间同步数据或图像，单独数据元素(例如图像)然后可以被拼凑在一起并且联接到位置和定位系统，以将2-D数据转换成3-D数据和/或提高3-D数据的质量。当代机载传感器系统由于摄像系统的邻近性(proximity)而在三维特征提取受到限制，因为目前的摄像系统需要极大减小成像噪声以能够从图像集提取出维度伪影(artifacts)。摄像系统的分离在保持系统的能力的同时造成图像质量降低。可从这些系统获得的信息的精确性明显低于期望的精确性。
发明内容
在一个实施例中，本发明涉及一种具有多个传感器的传感器系统，该传感器系统具有在空间中投影相对导航网格的网格生成器、位于相对导航网格内并且提供传感器输出的多个传感器、构造成检测多个传感器中每一个相对于导航网格的位置并且提供相应的位置输出的位置检测器、和基于位置输出协调传感器输出并且产生协调的传感器输出的协调引擎。
作为优选，所述位置检测器包括用于每个所述传感器的位置传感器，每个所述位置传感器输出位置信号，所述位置信号表示所述传感器在所述相对导航网格内的位置。
作为优选，所述系统还包括控制器，所述控制器具有存储器和一组可执行指令，所述可执行指令设置在所述存储器中以基于所述位置输出确定所述多个传感器的位置。
作为优选，所述多个传感器是是电子光学/红外线(EO/IR)、短波红外(SWIR)、中波红外(MWIR)、多谱线(Multispectral)、高光谱(Hyperspectral)、合成孔径雷达(SAR)、信号情报(SIGINT)、声纳(SONAR)和无线电(Radio)型传感器当中的至少一个。
作为优选，所述系统还包括与所述多个传感器联接的至少一架飞机。
作为优选，所述网格生成器和所述位置检测器安装到所述至少一架飞机和所述多个传感器当中的至少一个上。
作为优选，所述网格生成器安装到所述至少一架飞机和所述多个传感器中的一个上，所述位置检测器安装到所述至少一架飞机中的另一个和所述多个传感器上。
作为优选，所述多个传感器可相对于所述至少一架飞机定位。
作为优选，所述多个传感器中的每一个通过连线可操作地联接到所述至少一架飞机。
作为优选，所述系统还包括联接到所述连线的至少一个锥套，所述多个传感器中的至少一个可操作地联接到所述锥套。
作为优选，所述多个传感器远离所述至少一架飞机。
在另一实施例中，本发明涉及一种利用可操作地联接到飞机并且提供传感器输出的多个机载传感器的方法，该方法包括从机载传感器和飞机中的一个投影相对导航网格并确定多个传感器在相对导航网格内的空间位置、并且基于确定的多个传感器的空间位置来协调来自机载传感器的传感器输出。
作为优选，所述方法还包括基于确定的所述多个传感器的空间位置来改变所述多个传感器中至少一个的位置。
作为优选，改变所述多个传感器中至少一个的位置包括使用作用在所述多个传感器中至少一个上的转向力。
作为优选，确定所述多个传感器在所述相对导航网格内的空间位置包括从位置检测器接收位置信号，所述位置信号表示传感器在所述相对导航网格内的位置。
作为优选，确定所述多个传感器在所述相对导航网格内的空间位置包括控制器执行一组可执行指令，以基于所述位置信号来确定所述多个传感器的位置。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的传感器系统的透视图。
图2是图1的传感器系统的第二透视图。
图3是根据本发明的实施例的用于利用多个机载传感器的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及利用多个机载传感器的传感器系统和方法。图1示出传感器系统10的实施例，传感器系统10被示出为包括网格生成器12、多个传感器14、位置检测器16和可操作地与飞机20联接的协调引擎18。更具体地，飞机20可以装有网格生成器12，网格生成器12可以在传输场22的(field of transmission)空间中投影相对导航网格(例如多个交叉线)。如何投影相对导航网格的一般细节是本领域中已知的，这包括2010年3月23日授权的名称为“Optical Tracking System For Refueling”的US 7,681,839和2011年6月23日公开的名称为“Relative Navigation System”的US2011/0153205中的公开内容，这两份专利文件通过引用结合于本文中。因此，在本申请中将不再全面描述网格生成的具体细节，将仅提供足以描述本发明的实施例的一般描述。
如图所示，被投影的相对导航网格包括交叉线。在距离网格生成器12一定距离处，这些交叉线被观察为空间中的网格，相对导航网格的尺寸随着远离网格生成器12而增大。为了描述的目的，网格生成器12可以被认为是基本沿着坐标系的y方向投影交叉线。如果要在远离网格生成器12特定距离R2处观察在x-z平面中的交叉线的投影，则将观察到第一相对导航网格24。如果要在距离R3处观察交叉线的相同投影，其中距离R3大于在x-z平面中的第一距离R2，则将观察到第二相对导航网格26，第二相对导航网格26看起来比第一相对导航网格24相对更大。
在远离网格生成器12为距离R2处的第一相对导航网格24在空间中沿着水平方向受第一竖直线(vertical line)28和第二竖直线30约束。在第一竖直线28和第二竖直线30之间存在在空间中临时产生的多个竖直线。在远离网格生成器12为距离R2处的第一相对导航网格24在空间中沿着竖直方向受第一水平线32和第二水平线34约束。在第一水平线32和第二水平线34之间存在在空间中临时产生的多个水平线。距离R2可以是相对导航网格24和网格生成器12之间的任意距离。
在远离网格生成器12为距离R3处的第二相对导航网格26实际上与第一相对导航网格24相同，但是比第一相对导航网格24相距网格生成器12在更远的距离处。第二相对导航网格26在空间中沿着水平方向受第二相对导航网格26的第一竖直线36和第二相对导航网格26的第二竖直线38约束。在第二相对导航网格26的第一竖直线36和第二相对导航网格26的第二竖直线38之间存在在空间中临时产生的多个竖直线。在远离网格生成器12为距离R3处的第二相对导航网格26在空间中沿着竖直方向受第二相对导航网格26的第一水平线40和第二相对导航网格26的第二水平线42约束。在第二相对导航网格的第一水平线40和第二相对导航网格的第二水平线42之间存在在空间中临时产生的多个水平线。
在投影的网格线的情况下，相对导航网格24和26的相似性变得明显，其中除了在相距网格生成器12更远的距离处观察相对导航网格26之外，相对导航网格26由与形成相对导航网格24相同的线形成，使得相对导航网格26看起来比相对导航网格24更大。在这种情况下，相对导航网格26是由网格生成器12产生的网格线在距离R3处的表现，而相对导航网格24是该网格线在距离R2处的表现。
相对导航网格24和26可以具有任意数量的线。如图所示，相对导航网格24和26由十条竖直线与十条水平线组成。与由更少数量的交叉线组成的相对导航网格相比，由更多数量交叉线组成的相对导航网格会导致改进对固定传输场22和距位置检测器16的距离的探测。相对导航网格24和26被示出为正方形，但是这不是必需的。相对导航网格可以是任意形状，包括矩形、椭圆形或圆形。此外，相对导航网格24和26的交叉线被示出为正交；但是，这不是必需的。在相对导航网格的不同部分，交叉线之间的夹角可以是直角、锐角或钝角。
竖直线和水平线可以由网格生成器12以任意合适方式形成。例如，所有的线可以被顺序形成或者一次全部形成。竖直线或水平线中任一者可以在另一者之前形成。网格生成器12可以在竖直线和水平线之间交替。当网格生成器12使用扫描激光器(scanning laser)来形成相对导航网格时，激光器将顺序地形成竖直线和水平线中任一者的全部线，之后顺序地形成竖直线和水平线中另一者的全部线。顺序形成线的速率可以实际上快到仿佛所有的网格线都是同时形成的。用于多个投影线的辐射源可以是相干(coherent)或非相干(incoherent)辐射源。例如，当辐射源是相干源时，该辐射源可以是固态激光器，其发出在近UV范围内的波长的辐射。此外，辐射频率和/或强度可以经选择或者使用光学滤波器进行衰减。交叉投影线的网格可以通过光栅扫描每条线或者通过投影并扫描细长辐射束(elongated radiation beam)而产生。可以使用任意合适的方法和装置来产生交叉线。
尽管示出的示例使用笛卡尔坐标，但是对于网格生成和网格检测两者，可以使用任意合适的坐标系，包括极坐标系、柱坐标系或球坐标系。例如，为形成服从极坐标表示的网格，可以通过网格生成器在空间中投影一系列同心圆和从这些圆的圆心放射状延伸出的线。
在相对导航网格的一个或多个位置处，网格数据可以被编码。通过网格数据，这意味着相对导航网格的结构或特征提供可以由位置检测器16读取或检测的数据或信息。在一个实施例中，包括一系列投影交叉线的投影线利用在相对导航网格的不同区域中的不同网格数据被进一步编码，以表示交叉线的网格内的区域。对网格数据进行编码的一种方法是，在使用激光器的情况下通过调制光束来形成相对导航网格。通过以特定周期性改变光束的强度和/或阻挡光束来实现调制。这种网格数据可以包括数字，可以想到每条网格线可以包括数字，该数字向位置检测器16标识出该网格线。例如，相对导航网格可以利用表示相对导航网格内的精确位置的数据进行编码，该精确位置限定该点相对于网格生成器12的相对位置。每个扫描光束或相对导航网格的一部分具有相对于网格生成器12的限定的和固定的参照位置。
可以理解，网格生成器12能够生成具有比图示更大的传输场的相对导航网格。可以想到网格生成器12可以构造成产生各种形状和尺寸。例如，网格生成器12可以构造成产生传输场，以使得相对导航网格可以被发射成为半球的特定扇区。还可以想到，可以使用多个网格生成器，所述多个网格生成器构造成发射共同形成传输场的相对导航网格。多个网格生成器可以产生相对的半球或者基本围绕飞机的球形。可以想到对于上述任意实施例，针对任何实际目的，生成的相对导航网格的尺寸和观测场可以被调整以满足传感器系统10的任意特定需求。
多个传感器14可以位于由网格生成器12投影到空间中的相对导航网格24内。尽管多个传感器14可以在相距网格生成器12为不同距离处，但是为便于说明，多个传感器14将被描述为在相对导航网格24内。在图2中可以更清楚地看到多个传感器14。多个传感器14可以是用于评价围绕它们的环境的任意类型传感器。借助于非限制性的例子，多个传感器可以是电子光学/红外线(EO/IR)、短波红外(SWIR)、中波红外(MWIR)、多谱线(Multispectral)、高光谱(Hyperspectral)、合成孔径雷达(SAR)、信号情报(SIGINT)、声纳(SONAR)和无线电(Radio)型传感器当中的至少一个。根据用于多个传感器14的传感器的类型，多个传感器14可以提供任意数量的不同传感器输出。
多个传感器14中的每一个被示出为通过连线(tether)50可操作地联接到飞机20。所述连线50可以包括电源线和通信线，以使得连线50可以提供飞机20和多个传感器14之间的通信链路。以此方式，传感器输出可以通过连线50被转送至飞机20。此外，可以通过连线50控制多个传感器14中每一个的位置。
更具体地，在图示的示例中，锥套(drogue)52联接到连线50，多个传感器14中的一个可操作地联接到锥套52。可以想到，多个锥套52可以联接到单一连线50且多个传感器14可以联接到单一锥套52，以增大多个传感器14的数量以及增大多个传感器14采集数据的区域。在传感器系统10中包括锥套52，可以想到锥套52可以被存储在飞机20上连接到吊舱或者存储在飞机20的框架结构中。当展开锥套52时，锥套52可以保持通过连线50连接到飞行器(vehicle)。此外，连线50可以用于展开和收缩以及控制锥套52到飞机20的距离。锥套52还可以使用相对导航网格24以位置保持(stationkeeping)锥套52。锥套52还可以具有各种方位传感器，以确定多个传感器14中至少一个的定位，从而进行数据相关和处理。
尽管多个传感器14示出为可操作地联接到飞机20，但不需要总是这种情况，多个传感器14可以定位在相对导航网格24内而不需要联接到飞机20。这可以用任意数量的适合方式完成，包括多个传感器14中的一个或多个可以可操作地联接到任意数量和类型的其他飞机。在这种情况下，可以理解多个传感器14不需要栓到其他飞机，而是可以以任意合适方式可操作地联接到该其他飞机。就此而言，还可以理解本发明的实施例可以由任意类型的飞机使用，例如但不限于固定翼、旋转翼、火箭、私人飞机、军用飞机、气球和无人驾驶飞行器。此外，多个传感器14中每一个不需要可操作地联接到同一飞机或相同类型的飞机。借助于非限制性的例子，多个传感器14中的一个可以安装到无人驾驶飞行器，而多个传感器14中的另一个可以可操作地联接到飞机20。
无论多个传感器14是否可操作地联接到飞机20和/或是否可操作地联接到可替换飞机，可以理解多个传感器14可以远离飞机20。还可以想到，多个传感器14中的一个或多个(例如传感器54)可以安装到飞机20，而并不是远离飞机20。传感器54可以被定位成仍然位于网格生成器12的传输场22内。此外，不论多个传感器14是栓到飞机20还是可操作地联接到可替换飞机，可以理解多个传感器14可以相对于飞机20进行定位。多个传感器14可以以任何合适方式被定位；借助于非限制性例子，可以使用位置保持技术，例如转向叶片(steering vanes)和转向推进器(steering thrusters)。
由网格生成器12生成的相对导航网格24可以由位置检测器16检测到并读取。更具体地，位置检测器16可以构造成检测多个传感器14中每一个相对于相对导航网格24的位置，并且可以提供相应的位置输出。位置检测器16可以包括用于多个传感器14中每一个的位置传感器，其中每个位置传感器输出表示多个传感器14中每一个在相对导航网格24内的位置的位置信号。
在图示的示例中，位置检测器16还定位在飞机20上，尽管不需要总是这种情况。网格生成器12和位置检测器16可以安装到飞机20、多个传感器14、或可以安装有多个传感器14或仅安装有网格生成器12或位置检测器16的附加飞机当中的至少一个。例如，网格生成器12可以安装到飞机20或多个传感器14，位置检测器16可以安装到其它的飞机20或多个传感器14当中的另一者。可以理解，传感器系统10可以采取各种替换形式，包括网格生成器12、多个传感器14和位置检测器16都被定位在分开的飞机上或者都被可操作地联接到单一飞机(例如飞机20)。在位置检测器16被包括在分开的飞机上的情况下，可以理解位置检测器16可以在网格生成器12的传输场22内，以使得位置检测器16能够“看到”相对导航网格24。
控制器56也可以包括在飞机20中。可以想到，协调引擎18可以包括在控制器56中。控制器56可以包括存储器，存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存器、或者一种或多种不同类型的便携式电子存储器(例如，磁盘、DVD、CD-ROM等)、或者这些类型的存储器的任意适当组合。可以在存储器中提供一组可执行指令，以基于来自位置检测器16的位置输出来判定多个传感器14的位置。控制器56还可以包括处理器，处理器可以运行任意适合的程序并且可以可操作地联接到协调引擎18。
在操作期间，相对导航网格可以由网格生成器12投影在传输场22内。多个传感器14可以位于相对导航网格内并且可以输出传感器输出。可以由位置检测器16基于多个传感器14在相对导航网格24内的位置来确定多个传感器14的空间位置。位置检测器可以基于此输出位置输出，并且协调引擎18可以基于来自位置检测器16的位置输出来协调来自多个传感器14的传感器输出并且可以基于此产生经协调的传感器输出。控制器56或其他处理器可以去除成像伪影(imaging artifacts)，并且基于经协调的传感器输出实现真实宽视野立体造型(stereolithography)。
可以理解在操作期间，网格生成器12可以形成重复的相对导航网格投影，完整的相对导航网格可以被每秒钟投影多次，如由位置检测器16检测到的，相对导航网格可以看起来跳跃或抖动(jumparound or jitter)。实际上，尽管相对导航网格看起来是跳跃的，但是该相对导航网格通常不会实质上移动。相对导航网格可以被稳定化以考虑网格生成器12的这种移动，并且可以提供看起来相对稳定的相对导航网格。这种稳定化在2011年11月1日递交的名称为“Relative Navigation System”的公开文本13/286,710中描述，该公开文本通过引用结合于本文中。
图3示出利用多个机载传感器(例如传感器系统10中的多个传感器14)的方法100。这种方法可以与上述实施例中的任一个一起使用，包括图示的实施例及其各种替换形式。方法100开始于102，投影相对导航网格。如上所述，这种相对导航网格可以从网格生成器投影。网格生成器可以位于一架飞机上或者位于多个机载传感器中的一个上。投射相对导航网格可以包括沿着多个机载传感器中的至少一个应当所处的方向进行投影。该方向可以是从网格生成器的位置向前、向后、向上、向下、向一侧、或者多个方向的组合当中的至少一个。
在104，可以确定多个传感器在相对导航网格内的空间位置。确定多个传感器在相对导航网格内的空间位置可以包括从位置检测器接收位置信号，该位置信号表示多个传感器在相对导航网格内的位置。控制器可以执行一组可执行指令，以基于位置信号确定多个传感器的位置。在106，可以基于确定的多个传感器的空间位置来协调来自机载传感器的传感器输出。这种协调可以使用多个传感器在网格参照系中的精确位置，以提供去除成像伪影并实现真实宽视野立体造型所需要的协调数据。
应当注意，图示的顺序仅供举例说明，而不是要以任意方式限制方法100。可以理解，方法的各部分可以按照不同的逻辑顺序进行，可以包括附加或介于中间的部分，或者方法的所述部分可以被分成多个部分，或者方法的所述部分可以省略而不会使所述方法受损。例如，可以想到控制器还可以判定多个传感器中至少一个的位置是否符合预定位置。如果位置不符合预定位置，则可以基于确定的多个传感器的空间位置来改变多个传感器中至少一个的位置。改变多个传感器中至少一个的位置可以包括使用可操作地联接到多个传感器中至少一者的转向推进器。可以理解，这种判定和改变可以重复，以在飞行期间保持多个传感器在这些预定位置上。当使用多于一架飞机时并且当这些飞机装有任意数量的网格生成器、位置检测器和传感器的组合时，该方法变得更加复杂。此外，当使用反射器以使得信号或网格的一部分可以通过反射接收或者直接被接收到时，该方法会变得更加复杂。
上述实施例提供很多益处，包括得传感器之间的分离比由于飞行器尺寸中的限制而目前可获得的分离更大。由于上述实施例可以对比目前所需的更大的区域进行成像，因此减少飞机经过待成像区域的次数。上述实施例可以指数级(exponentially)增大平台(platform)的传感器阵列的虚拟尺寸。此外，上述实施例提供在网格参照系中主动稳定并精确定位多个传感器的能力，这提供去除成像伪影和实现真实宽视野立体造型、3D模型挤压(extrusion)、信号三角测量、和主动信号源分离所需要的协调数据。此外，在包括锥套的实施例中，锥套不仅可以在x、y和z平面内受操纵，还可以受操纵进行翻滚(roll)、俯仰(pitch)和横摆(yaw)，这使得锥套能够执行万向节式(gimbal-like)操作而不会产生万向节机械结构和电子器件的费用。网格参照系还能够识别传感器相对于网格、其他传感器和飞机的姿态/方位，这能够知道任意飞机和传感器之间的相对位置和姿态。这能够将传感器简单改装到目前不包括万向节酬载(payloads)或者利用新传感器来改装现有万向节系统具有非常高昂的成本的平台上。当使用需要主动发射特征签名(signature)的传感器时，将传感器布置在锥套中能够将信号源与飞行器的其余部分分开，并且可以减小在部署在战场(theatre)中时的操作风险。出于描述的目的，判定物品相对于网格的相对位置意在概括性的，并且可以包括仅判定位置、仅判定姿态、或者判定这两者，除非另有明确限定。
本书面说明书使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，还使得任意本领域技术人员可实施本发明(包括制造和使用任意装置或系统和执行任意结合的方法)。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有与权利要求书的文字语言并非不同的结构元件、或者如果这样的其他示例包括与权利要求书的文字语言具有非实质性区别的等同结构元件，则这样的其他示例意欲落入权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种具有多个传感器的传感器系统，包括：
网格生成器，所述网格生成器在空间中投影相对导航网格；
多个传感器，所述多个传感器位于所述相对导航网格内并且提供传感器输出；
位置检测器，所述位置检测器构造成检测所述多个传感器中的每一个相对于所述相对导航网格的位置并且提供相应的位置输出；和
协调引擎，所述协调引擎基于所述位置输出协调所述传感器输出并且产生协调的传感器输出。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述位置检测器包括用于每个所述传感器的位置传感器，每个所述位置传感器输出位置信号，所述位置信号表示所述传感器在所述相对导航网格内的位置。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括控制器，所述控制器具有存储器和一组可执行指令，所述可执行指令设置在所述存储器中以基于所述位置输出确定所述多个传感器的位置。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个传感器是是电子光学/红外线(EO/IR)、短波红外(SWIR)、中波红外(MWIR)、多谱线(Multispectral)、高光谱(Hyperspectral)、合成孔径雷达(SAR)、信号情报(SIGINT)、声纳(SONAR)和无线电(Radio)型传感器当中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述多个传感器联接的至少一架飞机。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述网格生成器和所述位置检测器安装到所述多个传感器和所述至少一架飞机当中的至少一个上。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述网格生成器安装到所述多个传感器和所述至少一架飞机中的一个上，所述位置检测器安装到所述多个传感器和所述至少一架飞机中的另一个上。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个传感器可相对于所述至少一架飞机定位。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多个传感器中的每一个通过连线可操作地联接到所述至少一架飞机。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括联接到所述连线的至少一个锥套，所述多个传感器中的至少一个可操作地联接到所述锥套。
11.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多个传感器远离所述至少一架飞机。
12.一种利用可操作地联接到至少一架飞机并且提供传感器输出的多个机载传感器的方法，所述方法包括：
从所述机载传感器和所述至少一架飞机中的一个投影相对导航网格；
确定所述多个传感器在所述相对导航网格内的空间位置；以及
基于确定的所述多个传感器的空间位置来协调来自所述机载传感器的传感器输出。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于确定的所述多个传感器的空间位置来改变所述多个传感器中至少一个的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，改变所述多个传感器中至少一个的位置包括使用作用在所述多个传感器中至少一个上的转向力。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，确定所述多个传感器在所述相对导航网格内的空间位置包括从位置检测器接收位置信号，所述位置信号表示传感器在所述相对导航网格内的位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，确定所述多个传感器在所述相对导航网格内的空间位置包括控制器执行一组可执行指令，以基于所述位置信号来确定所述多个传感器的位置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109870478A (zh) * 2019-03-13 2019-06-11 常州大学 一种可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9170435B2 (en) * 2013-03-12 2015-10-27 Ge Aviation Systems Llc Method of forming a grid defining a first relative reference frame
US9435635B1 (en) * 2015-02-27 2016-09-06 Ge Aviation Systems Llc System and methods of detecting an intruding object in a relative navigation system
US9824599B1 (en) 2016-10-02 2017-11-21 Ge Aviation Systems Llc Method and vehicle traffic control system
US10068474B2 (en) * 2016-10-02 2018-09-04 Ge Aviation Systems Llc Method and vehicle traffic control system
US20190004544A1 (en) * 2017-06-29 2019-01-03 Ge Aviation Systems, Llc Method for flying at least two aircraft
EP3792189B1 (en) * 2018-05-09 2024-07-17 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Sampling method and sampling system
CN108716931B (zh) * 2018-06-08 2021-06-11 中国航发沈阳发动机研究所 航空发动机机载传感器故障的处置算法
CN111970445A (zh) * 2020-08-24 2020-11-20 广州南方卫星导航仪器有限公司 一种无人机的pos数据记录方法和系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4709875A (en) * 1986-01-30 1987-12-01 Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon-Buhrle Ag Apparatus for guiding a missile
US7681839B2 (en) * 2005-02-25 2010-03-23 Smiths Aerospace Llc Optical tracking system for refueling
US20110153205A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 General Electric Company Relative Navigation System
US20120001017A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 John Paul Strachan Installation platform for deploying an earth-based sensor network utilizing a projected pattern from a height

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4189703A (en) 1977-03-14 1980-02-19 Bunker Ramo Corporation System for deploying a sensor array from transiting vessel
JP4181800B2 (ja) * 2002-06-20 2008-11-19 Ｎｅｃ東芝スペースシステム株式会社 ステレオ画像を用いた地形計測システム及び記憶媒体並びにプログラム
JP2009137428A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Mitsubishi Electric Corp 観測衛星
US8326523B2 (en) 2009-12-22 2012-12-04 General Electric Company Method of determining range
US8872081B2 (en) 2011-11-01 2014-10-28 Ge Aviation Systems Llc Methods for adjusting a relative navigation system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4709875A (en) * 1986-01-30 1987-12-01 Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon-Buhrle Ag Apparatus for guiding a missile
US7681839B2 (en) * 2005-02-25 2010-03-23 Smiths Aerospace Llc Optical tracking system for refueling
US20110153205A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-23 General Electric Company Relative Navigation System
US20120001017A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 John Paul Strachan Installation platform for deploying an earth-based sensor network utilizing a projected pattern from a height

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109870478A (zh) * 2019-03-13 2019-06-11 常州大学 一种可移动纳米式油气浓度场的无损测试设备

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