JP2021042957A - 航空機を使用してレーダを反射させるためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】航空輸送体において、敵のレーダを迂回するための匍匐飛行ナビゲーション中に、自分自身を暴露することなくレーダの使用を可能とする技術を提供する。【解決手段】レーダビーム１０７を出力するよう構成されたレーダ送信器を備える第１航空機１０１と、第２レーダシステム及び第２通信システムが装備された第２航空機１０３であって、第２レーダシステムが、レーダ送信器からのレーダビームをターゲット領域に反射させるよう構成されたレーダリフレクタを備え、レーダ送信器からのレーダビームをターゲット領域内のターゲット物体１１０に反射させるよう第２航空機の動作を制御する。【選択図】図１

Description

本開示は、航空輸送体、並びに、航空レーダを反射させるシステム、方法、及び装置の分野に関し、より詳細には、副航空機を使用して、主航空機からのレーダビームをスキャンし、反射させるためのシステム、方法、及び装置に関する。

有人航空輸送体と無人航空輸送体（ＵＡＶ）の両方の技術を含む航空機技術は、諜報、測量、偵察、及びペイロードの送達に関連するミッションプロファイルのための、価値あるツールである。

有人及び無人の航空輸送体は、敵のレーダを迂回するために、匍匐飛行（ｎａｐ−ｏｆ−ｔｈｅ−ｅａｒｔｈ）ナビゲーションを使用して動作することが多い。匍匐飛行ナビゲーションは、高脅威環境内での敵による検出及び攻撃を回避するために軍用航空機によって使用される、超低高度の飛行コースを表わしている。匍匐飛行ナビゲーション中には、地理的特徴が、航空機によって遮蔽体として使用される。例えば、航空機は、地形における谷間及び窪地を、それらの上空ではなく内部を飛行することによって、有効利用しうる。

現在、航空輸送体のパイロットは、武器を発射するのに必要となりうるレーダ及びその他のセンサを使用するために、匍匐飛行ナビゲーションから退出することによって、自分自身を暴露しなければならない。しかし、匍匐飛行から出ることで、航空輸送体は、敵のレーダシステムによる検出に対して脆弱になる。このことは、航空機が有人航空輸送体である場合、すなわち、人命も危険にさらされる場合には、特に懸念される。

ゆえに、有人又は無人の航空輸送体が、レーダ追跡に役立つそのレーダ及び他のセンサを、匍匐飛行ナビゲーションから出ることなく使用することを可能にするシステムに対する、ニーズが存在している。

本開示は、スキャン型レーダリフレクタのシステム、方法、及び装置を対象としており、より詳細には、航空輸送体（主航空機）に搭載されたレーダ送信器によって送信されたレーダビームを、無人航空輸送体（副航空機）に位置付けられたレーダリフレクタを用いてスキャンし、反射させるための、システム、方法、及び装置を対象としている。例えば、このレーダ反射システムは、レーダリフレクタが装着されている一軸又は複数軸のジンバルが装備された、一又は複数の無人航空輸送体を含みうる。後述するように、ユーザは、レーダスキャンのために、特定の領域又は物体をターゲットに設定するよう、無人航空輸送体及びレーダリフレクタを位置付けうる。限定を伴わない例示としては、匍匐飛行ナビゲーションから出ることを必要とせずにターゲット物体のレーダ自動追尾を実現するために、スキャン型レーダリフレクタシステムは、匍匐飛行ナビゲーションを使用して飛行している有人航空輸送体によって展開されうる。

第１の態様によると、ターゲット領域内のターゲット物体を自動追尾するための航空システムは、第１レーダシステム及び第１通信システムが装備された第１航空機であって、第１レーダシステムは、レーダビームを出力するよう構成されたレーダ送信器を備える、第１航空機と、第２レーダシステム及び第２通信システムが装備された第２航空機であって、第２レーダシステムは、レーダ送信器からのレーダビームをターゲット領域に反射させるよう構成されたレーダリフレクタを備え、第２通信システムは、第１通信システムと双方向通信を行うよう構成されている、第２航空機と、第１通信システムに動作可能に連結されたユーザインターフェースであって、レーダ送信器からのレーダビームをターゲット領域内のターゲット物体に反射させるよう第２航空機の動作を制御するために、ユーザからの入力を受けるよう構成されている、ユーザインターフェースを、備える。

ある種の態様では、ユーザインターフェースは、ユーザが第２航空機を望ましい場所及び位置にナビゲートすることを可能にし、望ましい場所及び位置とは、第２航空機を、レーダビームをターゲット物体に反射させる様態に配置するものである。

ある種の態様では、望ましい場所及び位置は、第１航空機よりも高い高度である。

ある種の態様では、レーダリフレクタは、ジンバルを介して第２航空機に連結される。

ある種の態様では、第２レーダシステムは、ドップラースプーフィング（Ｄｏｐｐｌｅｒ ｓｐｏｏｆｉｎｇ）を実現するために、レーダビームの周波数を変調させるよう構成される。

ある種の態様では、第１航空機は有人航空輸送体であり、第２航空機は無人航空輸送体である。

ある種の態様では、第１航空機はヘリコプターである。

ある種の態様では、第１航空機は固定翼航空機である。

ある種の態様では、ユーザインターフェースは第１航空機の機上に位置付けられる。

ある種の態様では、第１航空機は、レーダ送信器からターゲット物体の場所の情報を受信して、ターゲット物体のレーダ自動追尾を実現するための、ターゲット設定システムを備える。

ある種の態様では、第１航空機はＬＩＤＡＲビームを発生させるためのＬＩＤＡＲ送信器を更に備え、第２航空機は、ＬＩＤＡＲ送信器からのＬＩＤＡＲビームをターゲット領域に反射させるためのＬＩＤＡＲリフレクタを備える。

第２の態様によると、無人航空輸送体（ＵＡＶ）は、トランシーバを介して主たる航空機と双方向通信を行うための通信システムであって、ＵＡＶは主たる航空機から制御信号を受信するよう構成されている、通信システムと、トランシーバと双方向通信を行うよう構成されたプロセッサと、ＵＡＶに装着されたジンバルであって、少なくとも２つの軸の周りで回転するよう構成されているジンバルと、プロセッサからの制御信号に応じてジンバルの運動を制御するよう構成された、ジンバルコントローラと、レーダリフレクタを有するレーダシステムであって、レーダリフレクタは、２軸ジンバルの第２端部に連結されており、かつ、主たる航空機に位置付けられたレーダ送信器からのレーダビームをターゲット領域に反射させるよう構成されている、レーダシステムとを、備える。

ある種の態様では、主たる航空機からの制御信号は、ＵＡＶの飛行経路及びジンバルの位置を指示するよう構成される。

ある種の態様では、レーダシステムは、ドップラースプーフィングを実現するために、レーダビームの周波数を変調させるよう構成される。

ある種の態様では、主たる航空機は有人航空輸送体である。

ある種の態様では、主たる航空機は、ＵＡＶの動作を制御するためにユーザインターフェースに関連付けられており、制御信号は、少なくとも部分的に、ユーザインターフェースにおけるユーザからの入力に基づいて生成される。

ある種の態様では、ＵＡＶは、ＬＩＤＡＲリフレクタを更に備え、ＬＩＤＡＲリフレクタは、主たる航空機のＬＩＤＡＲ送信器からのＬＩＤＡＲビームをターゲット領域に反射させるよう構成される。

第３の態様によると、無人航空機を使用して、有人航空輸送体から、物体をターゲットに設定するための方法は、有人航空輸送体よりも高い高度に無人航空機を展開することであって、無人航空機は、ジンバルを介して無人航空輸送体に連結されたレーダリフレクタを備える、無人航空機を展開することと、有人航空機と無人航空機との間に通信リンクを確立することと、ユーザインターフェース及び通信リンクを介して、無人航空機の場所と、ジンバルに連結されたレーダリフレクタの位置とを制御することと、有人航空輸送体に連結されたレーダ送信器からレーダリフレクタに、レーダビームを送信することであって、レーダリフレクタはレーダビームを反射させるよう構成されている、レーダビームを送信することとを、含む。

ある種の態様では、この方法は、有人航空輸送体よりも高い高度に第２無人航空機を展開することであって、第２無人航空機は、第２ジンバルを介して第２無人航空機に連結された第２レーダリフレクタを備え、第２無人航空機は第１無人航空機とは異なる場所に展開される、第２無人航空機を展開することと、有人航空機と第２無人航空機との間に第２通信リンクを確立することと、ユーザインターフェース及び第２通信リンクを介して、第２無人航空機の場所と、第２ジンバルに連結された第２レーダリフレクタの位置とを制御することと、有人航空輸送体に連結されたレーダ送信器から第２レーダリフレクタに、第２レーダビームを送信することであって、第２レーダリフレクタは第２レーダビームを反射させるよう構成されている、第２レーダビームを送信することとを、更に含む。

ある種の態様では、レーダリフレクタは、レーダビームを、ユーザインターフェースを介して選択された第１ターゲット領域に反射させるよう構成されており、第２レーダリフレクタは、第２レーダビームを、ユーザインターフェースを介して選択された第２ターゲット領域に反射させるよう構成される。

ある種の態様では、方法は、レーダ送信器から送信されたレーダビームを第三者が既に検出したか否かを判断するステップを、更に含む。

ある種の態様では、方法は、レーダビームを変調させるステップを更に含む。

ある種の態様では、方法は、スキャンされた領域から戻った、反射したレーダビームを、レーダ送信器において受信するステップと、反射したレーダビームを使用してターゲット物体の場所を判断するステップとを、更に含む。

ある種の態様では、方法は、ターゲット物体のレーダ自動追尾を取得することを更に含む。

本書に記載のデバイス、システム、及び方法の、上述した目的、特徴、及び利点、並びにその他の目的、特徴、及び利点は、添付図に示している、かかるデバイス、システム、及び方法の特定の実施形態についての以下の記載から明らかになろう。添付図では、類似の参照番号は類似の構造物を表わしている。図は必ずしも正しい縮尺で描かれておらず、その代わりに、本書に記載のデバイス、システム、及び方法の原理を例示することに重点が置かれている。

有人航空輸送体を主航空機として、ある環境内に展開された、例示的なレーダ反射システムを示す。 レーダ反射システムの一例のブロック図を示す。 レーダ反射システムを動作させ、副航空機を制御するための方法の一例のブロック図を示す。 例示的な副航空機を示す。 副航空機のジンバルに連結された、例示的なレーダリフレクタを示す。 レーダ反射システムを制御するためにオペレータが使用しうる、画像ユーザインターフェースの一例を示す。

以下では、本開示の好ましい実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図面における構成要素は必ずしも正しい縮尺で描かれておらず、その代わりに、本書の実施形態の原理を明確に例示することに重点が置かれている。例えば、説明の明確性のために、及び説明の便宜上、要素のサイズは誇張されていることがある。更に、実施形態における同じ又は類似の要素に言及する上で、可能な場合には、複数の図面を通じて同じ参照番号が使用される。以下の説明では、周知の機能及び構造については詳しく説明しない。それらについて不必要な詳細説明を行うことで、本開示が不明瞭になりうるからである。本明細書中のいかなる文言も、特許請求されていない何らかの要素が実施形態の実践に必須であることを示していると、解釈すべきではない。

本書に列挙している値の範囲は、本書で別様に示していない限り、限定を意図するものではなく、その代わりに、この範囲に該当するあらゆる値を個別に表わし、かかる範囲に含まれる別個の値は各々、まるで本書に個別に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。「約（ａｂｏｕｔ）」「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」などの語は、数値を伴う場合、意図された目的を十分達成するよう機能すると当業者には認識されるであろう偏差を示していると、解釈すべきである。本書では、値及び／又は数値の範囲は、例としてのみ提示され、説明されている実施形態の範囲に対する限定を構成するものではない。本書で提示されている、いかなる例又は例示的文言（「例えば（ｅ．ｇ．）」、「〜といった（ｓｕｃｈ ａｓ）」など）の使用も、実施形態をより明確に示すことだけを意図しており、実施形態の範囲に対する限定を課すものではない。本明細書中のいかなる文言も、特許請求されていない何らかの要素が実施形態の実践に必須であることを示していると、解釈すべきではない。

以下の説明における、「第１（ｆｉｒｓｔ）」「第２（ｓｅｃｏｎｄ）」「上部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「側部（ｓｉｄｅ）」、「前方（ｆｒｏｎｔ）」、「前方の（ｆｒｏｎｔａｌ）」、「後方（ｂａｃｋ）」などといった語は、利便性のための語であり、限定のための語であると解釈すべきではない。本書に提示されている様々なデータ値（例えば電圧、秒など）は、一又は複数のその他の所定のデータ値で置き換えられてよく、したがって、限定的ではなくむしろ例示的なものとみなすべきである。この開示では、以下の語及び定義が適用されるものとする。

「約」及び「およそ」という語は、値（又は値の範囲）を修飾又は説明するために使用される場合、その値又は値の範囲にかなり（ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ）近接していることを意味する。ゆえに、本書に記載の実施形態は、列挙されている値及び値の範囲にだけ限定さるわけではなく、むしろ、合理的に機能することが可能な偏差も含むはずである。

「航空輸送体（ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ）」という語と「航空機（ａｉｒｃｒａｆｔ）」という語は、置換可能に使用されるものであり、従来型の滑走路離着陸型と垂直離着陸型（ＶＴＯＬ）の両方の航空機を含むが、それらに限定されるわけではない、飛行可能な機械を表わし、更に、有人航空輸送体と無人航空輸送体（ＵＡＶ）の両方を含む。ＶＴＯＬ航空機は、固定翼航空機（例えばハリヤージェット）、回転翼機（例えばヘリコプター）、及び／又は、チルトローター／チルト翼航空機を含みうる。

「及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）」という語は、「及び／又は」によってつながれている、列挙されたアイテムのうちの一又は複数の任意のものを意味する。例としては、「ｘ及び／又はｙ」は、３つの要素セット｛（ｘ）、（ｙ）、（ｘ、ｙ）｝のうちの、任意の要素を意味する。換言すると、「ｘ及び／又はｙ」は、「ｘとｙの一方又は両方」を意味する。別の例としては、「ｘ、ｙ、及び／又はｚ」は、７つの要素セット｛（ｘ）、（ｙ）、（ｚ）、（ｘ、ｙ）、（ｘ、ｚ）、（ｙ、ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）｝のうちの任意の要素を意味する。換言すると、「ｘ、ｙ、及び／又はｚ」は、「ｘ、ｙ、及びｚのうちの一又は複数」を意味する。

「通信する（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ）」及び「通信すること（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ）」という語は、（１）発信源から送信先までデータを送信すること、若しくは別様に伝送すること、及び／又は（２）データを、送信先まで伝送するために、通信用の媒体、システム、チャネル、ネットワーク、デバイス、配線、ケーブル、ファイバー、回路、及び／又はリンクに送達すること、を表わす。

本書で利用される場合、回路又はデバイスは、この回路又はデバイスが機能を実施するのに必要なハードウェア及びコードを（必要であれば）含む場合には常に、（例えば、ユーザによって設定可能な設定や、工場の調整などにより）機能の実施が無効であるか、又は有効でないかを問わず、機能を実施するよう「動作可能（ｏｐｅｒａｂｌｅ）」である。

「例示的な（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という語は、非限定的な例、事例、又は例示としての役割を果たすことを意味する。「例えば（「ｅ．ｇ．」及び「ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ」）」という語は、一又は複数の非限定的な例、事例、又は例示の列挙を開始する（ｓｅｔ ｏｆｆ）ものである。

「プロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）」という語は、処理のためのデバイス、装置、プログラム、回路、構成要素、システム、及びサブシステムを意味しており、ハードウェアで実装されるか、有形に具現化されたソフトウェアで実装されるか、若しくはその両方であるかは問わず、プログラミング可能であるか否かも問わない。「プロセッサ」という語は、本書で使用される場合、一又は複数の演算デバイス、有線接続された回路、信号を改変するデバイス及びシステム、制御システム向けのデバイス及び機械、中央処理ユニット、プログラミング可能なデバイス及びシステム、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、システムオンチップ、個別の要素及び／又は回路を備えるシステム、ステートマシン、仮想マシン、データプロセッサ、処理設備、並びに、上記うちの任意のものの組み合わせ、を含むが、それらに限定されるわけではない。プロセッサは、例えば、任意の種類の汎用マイクロプロセッサ若しくは汎用マイクロコントローラ、デジタル信号処理（ＤＳＰ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）でありうる。プロセッサは、メモリデバイスに連結されうるか、又はメモリデバイスと一体化されうる。

無線検出測距（Ｒａｄｉｏ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ：ｒａｄａｒ）は、ターゲット領域内のターゲット物体の航続距離（ｒａｎｇｅ）、角度、及び／又は速度を判断するために、電波を使用する。例示的なターゲット物体は、特に、航空機、船舶、宇宙船、誘導ミサイル、自動車両、気象形成物（ｗｅａｔｈｅｒ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ）、地上構造物、及び地形を含みうる。レーダシステムは、概括的には、レーダビームを発生させる送信器と、一又は複数のアンテナと、受信器と、ターゲット物体（複数可）の特性を判断するためのプロセッサとを備える。レーダビームは、概括的には、電磁波（例えば、パルス化された又は連続的な高周波（ＲＦ）エネルギーといった、無線又はマイクロ波のドメイン）で構成される。ある種の態様では、レーダビームの送信と受信の両方のために、単一のアンテナが使用されうる。

稼働中、レーダビームは、送信器によってターゲット領域に送信され、物体（ターゲット物体など）によって反射される。換言すると、送信器からのレーダビームの小部分はターゲット物体に反射し、受信器に戻る（戻りエネルギー又は戻りレーダビームとしても既知である。）。これにより、ターゲット物体の航続距離、角度、及び／又は速度についての情報が提供される。この戻りエネルギーは、時に、エコーと称されることもある。距離測定を得るための１つの方式は、例えば飛行時間に基づくものであり、レーダ送信器は、レーダビームを無線信号の短パルス（電磁放射）として送信し、このレーダビームが反射して戻るのにかかる時間を測定する。距離測定レーダの別の形態は、周波数変調に基づくものである。例えば、戻り信号の周波数を測定し、それを原信号と比較することによって、その差異が容易に測定されうる。レーダシステムでは更に、パルス―ドップラー信号処理が用いられうる。パルス―ドップラー信号処理は、レーダ性能を強化する方策であり、低速で動いている大型物体の直近における小型高速物体の検出を可能にする。

レーダシステムは、リアルタイムで又はほぼリアルタイムで、選択されたターゲット物体を自動的に追尾する（例えば追跡する）よう構成されうる。このプロセスは、概括的には、「レーダ自動追尾」として既知である。物体をレーダ自動追尾するための例示的な技法は、例えば、レーダ戻り信号における振幅変調情報に基づいて実現されうる。しかし、当該技術分野においては、物体のレーダ自動追尾を実現するためのその他の方法も既知であり、想定されている。レーダに類似したその他のシステムは、電磁スペクトルの他の部分を使用するものである。一例は光検出測距（ＬＩＤＡＲ）であり、これは、主に、電波ではなく、レーザからの赤外光を有する、ＬＩＤＡＲビームを主に使用する。

認識されうるように、レーダビーム（及びＬＩＤＡＲビーム）の到達範囲には限界がある。例えば、レーダビームには、典型的には、概して妨害されない、直線的な見通し線が必要である。レーダビームは、（例えば気候又は遮断によって）妨害されること、及び／又は、他の航空機による又は地上物体からの反射による干渉を受けることがあり、これらによって有用性が低減しうる。レーダ水平線とは、レーダビームが、低高度にあるターゲット物体の検出が不可能になるのに十分なほどに地表上空に上昇する、その距離を表わしている。レーダ水平線は、低地の任務遂行領域に関連するものであり、レーダ水平線の形状は、地形、レーダ高さ、及び信号処理によって変わる。レーダ水平線は、レーダ陰、クラッタゾーン、及びクリアゾーンという概念に関連するものである。

航空機は、匍匐飛行ナビゲーション又は匍匐飛行と称される飛行技法を使用することによってレーダ検出を回避するために、レーダ陰ゾーン及びクラッタゾーンを有効利用しうる。匍匐飛行ナビゲーションにより、航空機が第三者のレーダによる検出を減少させることは可能になるが、航空機の、匍匐飛行ナビゲーションを実施しつつ、それ自体のレーダを使用する能力は、複雑化する。したがって、レーダシステムについての懸念は、航空機が、典型的には、そのレーダ及び他のセンサを使用するために、匍匐飛行ナビゲーションから退出することによって、それ自体を暴露しなくてはならないということである。レーダ及びその他のセンサの使用は、例えば武器を発射する場合に必要に（又は、そうでない場合にも有用に）なりうる。

レーダシステムに関する別の懸念は、第三者が、検出したレーダビームを使用して、検出したレーダビームを生成しているレーダ送信器の方向を判断しうるということである。例えば、第三者（例えば敵の航空機）は、航空機の場所を判断するために、傍受者デバイスを用いて、航空機から送信されたレーダビームを検出しうる。この技法は、無線方向探知（ｒａｄｉｏ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｉｎｄｉｎｇ）と称されることもある。航空機では、無線方向探知の効果を低減させるために、レーダをスプーフする電子的対策（例えばレーダ妨害及びレーダ欺瞞）が用いられうる。

レーダ妨害及びレーダ欺瞞は、無線周波数信号を放出して、レーダの受信器をノイズ又は偽情報で飽和させることにより、レーダの動作に干渉するものである。機械的妨害を含むレーダ妨害と、電子的妨害を含むレーダ妨害という、２つの種類がある。機械的妨害は、レーダエネルギーをレーダに戻すように反射させるか又は再反射させて、オペレータの視野に偽のターゲット戻りを生成する、副次的デバイス（チャフ、コーナーリフレクタ、及びデコイなど）を使用して、実現されうる。電子的妨害は、敵のレーダに向けて干渉信号を放射し、これにより、非常に集中したエネルギー信号で受信器を遮断することによって、実現されうる。電子的妨害では、例えば、ノイズ技法（スポット、スイープ、及びバラージなど）、並びにリピータ技法が用いられることもある。

様々な進歩にも関わらず、場合によっては、匍匐飛行ナビゲーションを出ることなく、航空機がそのレーダ又はＬＩＤＡＲを使用することを可能にすると共に、航空機の場所及びスピードを偽装するためにレーダ周波数をスプーフする能力も提供するレーダシステムに対する、ニーズが存在している。このニーズに対処するために、本書では、匍匐飛行ナビゲーションを使用した飛行中に、発射体のナビゲーション及び発射に関連するリスクを低減する、最新システムが開示されている。より具体的には、レーダ反射システムは、主航空機（例えば有人航空輸送体）が匍匐飛行ナビゲーションから退出することを必要とせずに、主航空機が、例えば追跡及び／又は発射体の送達に役立つレーダデバイス及びその他のセンサを使用することを、可能にする。具体的には、このレーダ反射システムは、副航空機（例えば、より小型で低コストの無人航空輸送体）を介する、レーダの反射及びスキャンの新規なアプローチを用いる、ハードウェア・ソフトウェアアーキテクチャを、主航空機に提供する。例えば、レーダ反射システムでは、匍匐飛行ナビゲーションで動作している主航空機から送信されたレーダビームを反射させるために、一又は複数の副航空機に連結された一又は複数のレーダビームリフレクタが用いられうる。

後述するように、レーダ反射システムは、人間のパイロット、自動操縦装置、遠隔パイロット、及び／又は、その他の自動飛行制御システムを伴って構成された航空機を含め、主航空機であるか副航空機であるかを問わず、実質的にあらゆる航空機を用いて具現化されうる。加えて、主航空機からのレーダ周波数は、第三者による追跡を妨げるために、副航空機によってスプーフされうる。例えば、地上オペレータがレーダビームを既に検出していても、副航空機は、主航空機の実際の場所及びスピードを偽装することが可能である。

図１は、屋外環境におけるターゲット物体１１０をターゲットに設定するよう構成された、例示的なレーダ反射システム１００を示している。反射システム１００は、概括的には、主航空機１０１（例えば、図示しているヘリコプターや固定翼航空機などといった、有人航空輸送体）と、一又は複数の副航空機１０３（例えば、図示している多回転翼ＶＴＯＬ航空機などの無人多回転翼航空機）とを備える。主航空機１０１には、ターゲット物体１１０に対するレーダ自動追尾を取得するよう構成された、主レーダシステム１０２が装備されうる。主航空機１０１は、一又は複数の副航空機１０３との通信、及び一又は複数の副航空機１０３の制御のためにインターフェース接続するよう、更に構成されうる。

図示している匍匐飛行ナビゲーション経路１０５から見ると、ターゲット物体１１０は、主航空機１０１（例えば、主航空機１０１の主レーダシステム１０２）とターゲット物体１１０との間の見通し線経路１１１を遮断する、遮蔽物１０６（例えば、建物などの人工構造物、及び、木、山、谷間などといった地理的特徴）の背後に配置されている。したがって、遮蔽物１０６により、ターゲット物体１１０の敵による主航空機１０１とその主レーダシステム１０２との検出が、妨げられる。しかし、遮蔽物１０６により、主航空機１０１に装備された主レーダシステム１０２による、ターゲット物体１１０の検出及び自動追尾も、妨げられる。

レーダ反射システム１００では、遮蔽物１０６を迂回するために、分散型レーダハードウェア・ソフトウェアアーキテクチャが用いられうる。この分散型レーダハードウェア・ソフトウェアアーキテクチャは、主航空機１０１（例えば主レーダシステム１０２）から、一又は複数の副航空機１０３を介してターゲット物体１１０に向かうレーダビーム１０７を方向付けし直すために、スキャン機構をレーダ電子機器から分離させるものである。レーダ反射システム１００は、レーダ送信器をレーダリフレクタから有効に連結解除している。このようにすることで、主航空機１０１が、匍匐飛行ナビゲーション内に留まりつつ、副航空機１０３を介してターゲット物体１１０をターゲットに設定することが、可能になる。

図示しているように、副航空機１０３は、実質的に主航空機１０１の伴走機（ｃｏｍｐａｎｉｏｎ）として動作するよう、主航空機１０１よりも高い高度で（匍匐飛行外を）飛行し、これにより、ミッション遂行能力の増大が可能になる。このようにすることで、主航空機は、様々な副航空機の主たる制御動作体として機能し、副航空機の各々は、従属体として機能する（例えば、主―従構成）。ゆえに、主航空機１０１又は主航空輸送体は、「主たる航空機（ｍａｓｔｅｒ ａｉｒｃｒａｆｔ）」と称されうる。例えば、一又は複数の副航空機１０３は、主航空機１０１のためのレーダリレーとして機能するよう、匍匐飛行経路１０５の上方に展開されうる。換言すると、主航空機１０１は、匍匐飛行である飛行経路１０５を維持しうるように、一又は複数の副航空機１０３をレーダリレーとして使用する。

例示としては、副航空機１０３の各々には、特に副レーダシステム１０４及び通信システム１０８を有する、ＵＡＶペイロード１０９が装備されうる。ＵＡＶペイロード１０９は、主航空機１０１に関連するオペレータ（パイロット、副パイロット、又はその他のクルー人員など）が、副航空機１０３の全体動作を検出し、制御することを可能にするために、副航空機１０３の別の航空機システムとインターフェース接続している。副レーダシステム１０４の各々は副航空機１０３に位置付けられる一方、典型的には人間のオペレータによって操作されるレーダ送信器２０３（例えば、主レーダシステム１０２の一部）は、主航空機１０１に位置付けられる。したがって、レーダビームリフレクタの各々と主レーダ送信器とは、互いから連結解除されており、空中で可動である。

副航空機１０３の副レーダシステム１０４には、副航空機１０３を配置するために主航空機１０１によって使用されうる送信器が、更に装備されうる。副レーダシステム１０４は、主航空機１０１に配置されているレーダ送信器（例えば、主レーダシステム１０２の一部）によってスキャンされうる。副レーダシステム１０４は次いで、ターゲット物体１１０を特定するために主レーダシステム１０２からターゲット領域に向けて送信されたレーダビーム１０７を、反射させうる。例えば、主航空機１０１のオペレータが、副航空機１０３の場所／機首方位（ｈｅａｄｉｎｇ）を制御しうると共に、副レーダシステム１０４を遠隔操作しうる。稼働中、主航空機１０１は、主航空機１０１からのレーダビーム１０７を、一又は複数のレーダビームリフレクタ（例えば、図２に関連して後述する副レーダシステム１０４の一部）を介して有効に操り、特定の方向へと（例えば、ターゲット物体１１０に向けて）導くために、一又は複数の副航空機１０３を配置し、一又は複数の副航空機１０３と双方向通信を行いうる。

ゆえに、一又は複数の副航空機１０３を使用することで、主航空機１０１は、匍匐飛行ナビゲーション経路１０５から出ることによって主航空機１０１自体を暴露することなく、ターゲット物体１１０のレーダ自動追尾を取得しうる。換言すると、副航空機１０３は、主航空機１０１が匍匐飛行中に、主航空機１０１自体を暴露することなく武器を発射することが可能になるよう、主航空機１０１の代わりに、匍匐飛行を超える高い高度に発進し、かかる高度を飛行しうる。

これらの調整可能なレーダビームリフレクタは、副航空機１０３をスキャンするよう構成されうる。これにより、主航空機１０１が遮蔽物１０６の背後に位置付けられているままで、ターゲット物体１１０のレーダ自動追尾を取得することが可能になる。例えば、副航空機１０３は、ターゲット物体１１０を検出し、自動追尾するために、副レーダシステム１０４を介して、主航空機１０１から放出されたレーダビーム１０７を反射させ、スキャンするよう動作する。副航空機１０３は更に、一又は複数の調整可能なレーダリフレクタ２３３を使用して、主航空機１０１からのレーダビーム１０７をスキャンし、反射させうる。したがって、副航空機１０３により、レーダビーム１０７をターゲット物体１１０へと方向付けし直すための、空対空のレーダ通信が促進される。主航空機１０１は匍匐飛行ナビゲーションで動作しているので、ターゲット物体１１０は見通し線上にはない可能性がある。

主レーダシステム１０２は、例えば、アクティブ電子スキャンアレイ、パッシブ電子スキャンアレイ、メタマテリアル、電子スキャンアレイレーダ、気象レーダ、又は海洋レーダを含みうる。より小型の主航空機１０１を伴う使用を促進するために、レーダセンサは、好ましくは、コンパクトで軽量かつ低コストなものである。主レーダシステム１０２では、特に、メタマテリアル電子スキャンアレイ（ＭＥＳＡ）レーダ、及びＬｙｎｘレーダが用いられうる。例示としては、主航空機１０１の主レーダシステム１０２は、副航空機１０３を配置するために使用されてよく、副航空機１０３は、スキャンされうる副レーダシステム１０４を含む。カバレッジを広げるために、主レーダシステム１０２（又はその一部分）は、機械的に回転する基部構造体を使用して回転するよう、構成されうる。例えば、機械的に回転する基部構造体は、航空機の周りの径方向パターンで空域をスキャンするために機械的に回転するレーダシステムを提供するよう、駆動シャフトを介して主レーダシステム１０２に連結していることがある。主レーダシステム１０２を回転させることで、航空輸送体の周りの完全な３６０°のカバレッジ、及び、所定の方位角視野（例えば１５〜４０°の方位角視野など）がもたらされうる。主レーダシステム１０２、又はその一部分は、２０〜８０回転／分（ＲＰＭ）、より好ましくは４０〜６０ＲＰＭ、最も好ましくは４８ＲＰＭ（例えば０．８Ｈｚ）といった、所定の回転スピードで、連続的に回転しうる。

レーダ設備を保護するために、主レーダシステム１０２はドーム状の又はその他の構造物の中に収納されうる。ドームの幾何形状は、空中を進行している間の抗力を低減するよう、空力適応したものでありうる。ドームは、好ましくは、電波及び／又はＬＩＤＡＲ光の伝達に対して透過性である材料から製造され、かつ、汚染物質（例えば氷、氷晶雨、ちり、デブリなど）が、レーダ設備（レーダアンテナの表面など）の直上に蓄積することを防止する。レーダパラボラアンテナ（ｒａｄａｒ ｄｉｓｈ ａｎｔｅｎｎａ）を回転／旋回させる場合、ドームはアンテナを、デブリ及び風による不規則回転からも保護する。副レーダシステム１０４は、主航空機１０１からのレーダビーム１０７の焦点を特定の距離だけ離れているターゲット物体１１０に合わせるよう、選択されうる。例えば、主航空機から１ｋｍ未満の距離を保っている副レーダシステムによって、１０ｋｍ出たターゲット物体に焦点が合わされうる。

ＵＡＶペイロード１０９又はその一部分は、副航空機１０３と連結されうるか、又は一体化されうる。例えば、ＵＡＶペイロード１０９（又は、副レーダシステム１０４といった、ＵＡＶペイロード１０９の一部分）は、ジンバル（例えば２軸ジンバル）を介して副航空機１０３に連結されうる。このジンバルが、レーダリフレクタの回転を可能にすることにより、スキャン能力が有効になって、特定の領域をターゲットに設定することが可能になる。

無線方向探知に対処するために、レーダ反射システム１００は、追加的に、第三者のレーダの傍受者を検出し、副レーダシステム１０４を用いてレーダ周波数をスプーフしうる。典型的には、戻り電磁スペクトルを確認することによって、第三者の傍受者は検出されうる。電磁スペクトルにおいて著しい吸収があればそれが、傍受者がいるという可能性を示すために使用されうる。このことは、吸収が特に指向性であり、かつ／又は帯域が限定されている場合には、より明白になる。稼働中、第三者の傍受者の存在可能性が検出されると、副レーダシステム１０４は、ドップラー周波数及びチャーピングスプーフィング能力を提供するために、レーダビーム１０７の周波数を変調させる。これにより、第三者の傍受者から見た、主航空機１０１の実際の場所及びスピードは偽装される。したがって、レーダ反射システム１００は、副航空機１０３がレーダリフレクタ及びレーダ周波数をスキャンできた結果として、主航空機１０１の実際の場所とスピードの両方を偽装するために、使用されうる。例示としては、主航空機１０１の主レーダシステム１０２は、副航空機１０３の方を向くことが可能である。副航空機１０３の副レーダシステム１０４では、波長を狂わせ、レーダビーム１０７をターゲット物体１１０へと反射させるための機構が用いられうる。副レーダシステム１０４は次いで、ジンバルを介して、主航空機１０１が匍匐飛行に留まっている間に、レーダエネルギーをスキャンし／対象の場所（例えばターゲット物体１１０）へと導きうる。

主航空機１０１は、ヘリコプターとして図示されているが、ＶＴＯＬであるか否かは問わず、別の形態の回転翼機又は固定翼航空機でもありうる。副航空機１０３は、好ましくは、単一の主航空機１０１から、複数の副航空機１０３が発進し、連携操作されうるように、十分に小型なものである。ある種の態様では、副航空機１０３は、主航空機１０１の中（例えばペイロード収納庫の中）に収納され、レーダリレー動作に必要な時に、主航空機１０１から展開されうる。動作が完了すると、副航空機１０３は、積載されるよう、主航空機１０１に戻りうる。

図２は、レーダ反射システム１００の一例のブロック図を示している。主航空機１０１のオペレータは、ＵＡＶ制御インターフェース２１３（例えば、タブレット画面を介して提供される画像ユーザインターフェース）を使用して、一又は複数の副航空機１０３（例えばＵＡＶ）の場所及び機首方位を検出し、制御しうる。ＵＡＶ制御インターフェース２１３は、通信プロセッサ２１５に制御信号を送りうる。次いで通信プロセッサ２１５は、制御トランシーバ２１７に信号を電子送信する。制御トランシーバ２１７は次いで、制御アンテナ２１９を通じて、副航空機１０３に信号を（例えばコントローラコマンドとして）送信する。副航空機１０３は、ＵＡＶトランシーバ２２５に接続されているＵＡＶアンテナ２２３を通じて、主航空機１０１から送られた制御信号を受信しうる。ＵＡＶトランシーバ２２５は次いで、ＵＡＶプロセッサ２２７に制御信号を転送しうる。

副航空機１０３は、その場所、位置、機首方位、及びその他の情報を、主航空機１０１のオペレータに送りうる。副航空機１０３は、それ自体の場所を追跡するための、全地球測位システム（ＧＰＳ）又は別の形態の三次元場所追跡システムを包含しうる。ＵＡＶプロセッサ２２７は、その場所、位置、機首方位、及び／又はその他の情報を、ＵＡＶトランシーバ２２５に送りうる。ＵＡＶトランシーバ２２５は次いで、これらの情報を、ＵＡＶアンテナ２２３を介して送信する。好ましくは、副航空機１０３と主航空機１０１との間の（すなわち双方向の）通信は、非公開の、保護されたものである。例えば、通信リンクは、一又は複数の民間等級又は軍事等級の暗号化標準（例えば、軍事用の高度暗号化標準（ＡＥＳ）―２５６暗号化標準）を使用して暗号化されうる。ＵＡＶアンテナ２２３から送信された情報は次いで、制御アンテナ２１９によって受信され、制御トランシーバ２１７に送られる。この情報は次いで、通信プロセッサ２１５によって処理され、ＵＡＶ制御インターフェース２１３を使用してオペレータによって視認されることが可能になる。ＵＡＶ通信システム２０２を上述したように使用することによって、主航空機１０１のオペレータは、副航空機１０３の場所、位置、及び機首方位を制御しうる。

主航空機１０１は、レーダ送信器２０３及びレーダプロセッサ２０５を有する主レーダシステム１０２を包含する。レーダプロセッサ２０５は、ターゲット設定システム２０７に動作可能に接続されてよく、ターゲット設定システム２０７は、発射システム２０９に動作可能に接続されうる。オペレータは、武器システムインターフェース２１１を介して、主レーダシステム１０２及び／又は武器システムを制御しうる。主航空機１０１が、上述した匍匐飛行ナビゲーションを実施している時に、主航空機１０１とターゲット物体１１０との間に遮蔽物１０６が位置していることがある。ゆえに、レーダ送信器は、ターゲット物体に至る直接的な見通し線を有さないことがあり、このときに、ターゲット物体１１０は、主レーダシステム１０２において不明瞭になりうる。ターゲット物体１１０が不明瞭である場合、ターゲット設定システム２０７はターゲット物体１１０を自動追尾することができなくなりうる。

この問題を克服するために、主航空機１０１のオペレータは、このときに、副航空機１０３（又は複数の副航空機１０３）を展開しうる。副航空機１０３の各々には、レーダリフレクタ２３３を有する副レーダシステム１０４が装備されている。レーダリフレクタ２３３は、レーダリフレクタ２３３を動かし、位置付けることが可能な機械的デバイス（ジンバルなど）であって、副航空機１０３の本体（例えば機体）に連結されている機械的デバイスに、接続されうる。好ましくは、ジンバルは少なくとも２つの軸のジンバルである。このジンバルにより、レーダリフレクタ２３３がレーダビーム１０７スキャンすることが可能になり、特定エリアのターゲット設定が有効になる。ジンバルの位置は、主通信システム及び副通信システム２０１、２０２を通じて信号を送ることにより、主航空機１０１のオペレータからのコントローラコマンドに応答して、ＵＡＶプロセッサ２２７を介してジンバルコントローラ２２９によって制御されうる。

レーダ送信器２０３は次いで、レーダビーム１０７を送出してよく、レーダビーム１０７は、レーダリフレクタ２３３によってスキャンされ、ターゲット領域に向けて反射される。レーダビーム１０７が、レーダリフレクタ２３３を介してターゲット領域に向けて反射されると、主航空機１０１に搭載された主レーダシステム１０２によってターゲット物体１１０が見い出されうる。ターゲット物体１１０の場所がレーダ送信器によって受信されると、レーダ送信器２０３は、この情報をレーダプロセッサ２０５に送りうる。レーダプロセッサ２０５は次いで、情報をターゲット設定システム２０７に送りうる。次いで、主航空機１０１がその匍匐飛行ナビゲーションから出ることなく、ターゲット物体１１０のレーダ自動追尾が実現しうる。次いで、主航空機１０１が匍匐飛行において第三者のレーダから安全に遮蔽されている間に、発射システム２０９によって、発射体がターゲット物体１１０に送達されうる。

あるいは、ＵＡＶプロセッサ２２７又はレーダプロセッサ２０５は、地上オペレータ又はその他の第三者が、レーダ送信器２０３によって送信されたレーダビーム１０７を既に検出したことを、検出しうる。レーダビーム１０７は、第三者の傍受者が検出された場合にドップラースプーフィング及びチャーピングスプーフィングを可能にしうる、レーダリフレクタ２３３及びレーダ変調器３３１によって変調されうる。ドップラー変調は、レーダ信号と適切な速度に対応する周波数成分とをミキシングするによって可能になりうる。チャーピングは、レーダリフレクタ及びレーダ変調器における種々の周波数にわたる伝達特性を変化させることによって、変調されうる。

ある種の態様では、主航空機１０１及び副航空機１０３には、レーダ送信器２０３に加えて又はレーダ送信器２０３に代えて、その他のセンサシステム２０４（光送信器及び／又は光受信器など）が装備されうる。例えば、副レーダシステム１０４は、レーダに加えて又はレーダに代えて、ＬＩＤＡＲをスキャンし、反射させるよう、構成されうる。ＬＩＤＡＲは、ターゲットをパルスレーザ光で照射し、反射したパルスをセンサで測定することによって、このターゲットまでの距離を測定する測量方法である。ＬＩＤＡＲは、電波の代わりに光波を使用することを除けば、レーダに類似している。

別の態様では、光送信器及び／又は光受信器は、主航空機１０１に搭載されたカメラを含みうる。例えば、ユーザは、リフレクタによって反射された、ユーザが選択した領域からの光が、カメラまでスキャンされるように、副航空機１０３及びリフレクタを位置付けうる。

リフレクタは、光学画像又は赤外放射を反射させるよう構成されうる。したがって、一部の態様では、カメラは赤外線カメラでありうる。赤外線カメラの利点は、その熱画像化機能である。小型の航空機を伴う使用を促進するために、レーダ送信器２０３のような赤外線カメラは、好ましくは、コンパクトで軽量かつ低コストなものである。赤外線カメラについて説明しているが、赤外線カメラに加えて又は赤外線カメラに代えて、その他の光センサも同様に使用されうる。その他の光センサは、特に、紫外、可視光、近赤外、短波赤外、中波赤外、長波赤外（ＬＷＩＲ）、ボロメータ、電子光学のカメラ、ＬＥＤ投影、立体照明、多視点再構成などを含む。

図３は、匍匐飛行ナビゲーションで動作しつつ、ターゲット物体１１０のレーダ自動追尾を実現するための、例示的な方法のフロー図３００を示している。図３に示しているこの方法は、主航空機１０１が匍匐飛行ナビゲーション中である時に主に使用されるものであるが、その他の時にも使用されうると想定される。オペレータ又は自動システム（例えばターゲット設定システム２０７）は、ターゲット物体１１０のターゲット設定を試行する前に、ステップ３０１において、副航空機１０３を展開しうる。例えば、副航空機１０３は、主航空機１０１のペイロード収納庫（例えば貨物エリア）、又は付近の基地、空港などから、展開されうる。あるいは、副航空機１０３は、発進時から主航空機１０１に随行しうる。

次いで、ステップ３０３において、オペレータ又は自動システムは、主航空機１０１に搭載されたレーダ送信器２０３がターゲット物体１１０の場所を検出しうるか否かを判断しうる。ステップ３０３においてターゲット物体１１０の場所が検出されうる場合には、ステップ３１７において、主航空機１０１に搭載されたターゲット設定システム２０７がターゲット物体１１０の場所を判断しうる。ステップ３１７以降、ターゲット設定システム２０７は次いで、ステップ３２１においてターゲット物体１１０のレーダ自動追尾を実現し、ステップ３２３においてターゲット物体１１０にペイロードを送達しうる。

ステップ３０３において、例えば主航空機１０１とターゲット物体１１０との間の地理的特徴がレーダビーム１０７を遮断するせいで、レーダがターゲット物体１１０を検出できない場合には、ターゲット物体１１０の場所を検出するために、副航空機１０３に搭載されたレーダリフレクタ２３３が使用されうる。主航空機１０１は次いで、ステップ３０５において、副航空機１０３との通信を確立しうる。オペレータは、武器システムインターフェース２１１及びＵＡＶ制御インターフェース２１３としての役割を果たす、画像ユーザインターフェースを有してよく、この画像ユーザインターフェースは、電子タブレットにアプリケーションを提供して、オペレータが副航空機１０３（及びその構成要素／ペイロード）と通信し、それらを制御することを可能にしうる。

オペレータは主航空機１０１に乗り組んでいることが想定されているが、副航空機１０３は、別の場所から（例えば、主航空機１０１の発進元の地上基地から）、オペレータによって制御されうるとも、想定される。レーダ送信器２０３を保持している航空輸送体が無人でありうることも、想定される。

ステップ３０７において、オペレータは、副航空機１０３を、主航空機１０１とターゲット物体１１０の両方が視認できる場所（例えばより高い高度）に導きうる。ステップ３０９において、オペレータは次いで、副航空機１０３の、レーダリフレクタ２３３が装着されているジンバルを（ジンバルコントローラ２２９を介して）調整することによって、副航空機１０３に搭載されたレーダリフレクタ２３３の位置付けを制御しうる。本開示の一態様では、ジンバルは２つの軸の周りで回転可能であり、これにより、特定領域のターゲット設定を有効にするためのレーダスキャンが可能になる。このことは注目に値する。オペレータは、ターゲット物体１１０が存在する領域を知りうるが、その正確な場所を知らないことがあるからである。したがって、ジンバルの位置を調整することによって、オペレータは、ターゲット物体１１０を位置特定するために、レーダスキャンのための特定領域をターゲットに設定するよう、レーダリフレクタ２３３を調整しうる。ジンバルが調整されると、ステップ３１１において、レーダリフレクタはレーダビーム１０７を反射させてよく、ターゲット物体１１０のために領域がスキャンされうる。主航空機１０１に搭載されたレーダ送信器は次いで、ステップ３１５において、ターゲットの場所を判断するために使用されうる反射したレーダビーム１０７を受信しうる。

第三者の傍受者は、レーダビーム１０７を検出し、それにより、主航空機１０１に搭載された送信器の場所を知ることが可能でありうる。したがって、レーダ反射システム１００は、ステップ３１３において、主航空機１０１から送信されているレーダビーム１０７の検出を試行しているか、又はかかるレーダビーム１０７を既に検出した、第三者の傍受者がいるか否かを、判断しうる。レーダ反射システム１００が、第三者の傍受者はレーダビーム１０７を既に検出したと判断すると、レーダリフレクタは、ステップ３１９において、例えばドップラー周波数スプーフィングを使用して、レーダビーム１０７の周波数を変調しうる。既に検出したと判断されなければ、プロセスはステップ３１７へと続く。このスプーフィング能力によって、主航空機１０１の実際の場所及びスピードが偽装され、これにより、主航空機１０１及びそのクルーの安全が保護される。

ステップ３１５に戻って、送信器が反射された信号を受信すると、ステップ３１７において、ターゲット設定信号は、ターゲット物体１１０の場所を判断するためにレーダ情報を使用しうる。ターゲット物体１１０の場所が判断されると、ターゲット設定システム２０７は、ステップ３２１において、ターゲット物体１１０のレーダ自動追尾を実現しうる。レーダ自動追尾が実現されると、ステップ３２３において、発射システム２０９を介して、ターゲット物体１１０にペイロードが正確に送達されうる。

レーダ反射システム１００と共に使用されるのに好適な副航空機１０３は、図４ａに示している多回転翼ＶＴＯＬ ＵＡＶ４００を含む。図示しているように、ＵＡＶ４００は、概括的には、機体４０１（例えば胴体又はその他の構造物）、機体４０１から径方向に延在する複数の回転ブーム４０２（例えば長手方向ブーム）、着陸ギア４０５、及び複数の推進器（ｐｒｏｐｕｌｓｏｒ）４０４を備える。ＵＡＶ４００は、三次元（ｘ、ｙ、及びｚ）における飛行運動が可能である。図全体を通じて多回転翼ＶＴＯＬ ＵＡＶを示しているが、本開示の教示は、固定翼航空機を含む他の航空機にも同様に適用されうる。

機体４０１は、複数の回転ブーム４０２の各々の近位端部に連結されうる。これにより、複数の回転ブーム４０２の遠位端部は、機体４０１から径方向に延在することになる。機体４０１及び複数の回転ブーム４０２は、単一ユニットとして製造されても、互いに連結される別個の構成要素として製造されてもよい。複数の回転ブーム４０２の各々の遠位端部は推進器４０４に連結されてよく、推進器４０４の各々は、プロペラ４０４ｂに連結され、プロペラ４０４ｂを駆動／回転させるよう構成された、リフトモータ４０４ａとして図示されている。複数の推進器４０４の各々は、回転ブーム４０２の遠位端部に位置してよく、推力を下向き（方向Ａ）に導いて、揚力を提供するよう配向されうる。リフトモータ４０４ａは、電子スピードコントローラ（ＥＳＣ）４０３を介して制御される、電動モータでありうる。この目的のために、ＥＳＣ４０３は更に、例えばリフトモータ４０４ａに隣接して、各回転ブーム４０２に（又は各回転ブーム４０２と一体的に）設けられうる。ＥＳＣ４０３は、飛行制御システムとして動作するＵＡＶプロセッサ２２７に、動作可能に連結されうる。ある種の態様では、ＵＡＶ４００では、ハイブリッド電気推進システムが用いられうる。ハイブリッド電気推進システムでは、稼働中の電力を提供するために、湿式燃料エンジンが一又は複数の発電機を駆動させる。ＵＡＶ４００は８つの推進器４０４を有するもの（すなわちオクトロータ航空機）として図示されているが、当業者は、望ましい機能を実現するために、かつ、例えば推力要件に応じて、更なる又はより少ない数の推進器４０４が用いられうることを、理解しよう。

リフトモータ４０４ａは各回転ブーム４０２の遠位端部に図示されているが、その代わりに、一又は複数のリフトモータ４０４ａは、機体４０１に位置付けられてよく、リフトモータ４０４ａと一又は複数の推進器４０４ｂとの間のギアボックス及び／又は駆動シャフトを介して、一又は複数の推進器４０４ｂを駆動（回転）させるよう構成されることもある。更に、各回転ブーム４０２は、単一の推進４０４だけを有するものとして図示されているが、各回転ブーム４０２の遠位端部に複数の推進器４０４が設けられることもある。例えば、クロス部材が、各回転ブーム４０２の遠位端部に位置付けられ、推進器４０４を互いから（例えば、回転ブーム４０２の長さに対して垂直に）離間させるよう配置されうるか、さもなければ、プロペラ４０４ｂ同士の干渉を防止するよう配置されうる（例えば、互い違いの／重なった構成）。ＵＡＶ４００の構成要素は、金属、複合材料、又はこれらの組み合わせから製造されうる。着陸ギア４０５は、機体４０１の周縁に沿って位置付けられた複数の剛性ストラット４０６として図示されているが、その代わりに、複数のストラット４０６は、接地面積の増大を介して地上安定性を向上させるために、ＵＡＶ４００の外周に沿って（例えば、各回転ブーム４０２の遠位端部に）位置付けられることもある。

データを収集するため及び／又はエリアをモニタするために、ＵＡＶ４００には、諜報・測量・偵察（ＩＳＲ）ペイロードが更に搭載されうる。ＩＳＲペイロードは、例えば、ＩＳＲ機能を促進し、かつＩＳＲデータ（例えば、写真、動画、音声、センサ測定値など）を提供するための、一又は複数のカメラ（例えば、画像及び／又は動画を記録又は捕捉するための、ＬＩＤＡＲデバイスを含む光学器具）、音響デバイス（例えば、マイク、反響定位センサなど）、並びにその他のセンサを備える。ＩＳＲペイロードと航空機プロセッサとの間のＩＳＲデータの通信を促進するために、ＩＳＲペイロードは、航空機プロセッサに動作可能に連結される。ＩＳＲペイロードは、下方及び／又は地上の物体をモニタするためにＩＳＲペイロードを下向きに配向することがより容易に可能になるよう、ジンバルシステムを介して、例えば機体４０１の下面（又は、回転ブーム４０２といった別の構造的構成要素）に、回転可能及び枢動可能に連結されうる。データは、動的又は周期的に、主通信システム及び副通信システム２０１、２０２を介して、ＵＡＶ４００から、主航空機１０１に若しくはネットワークを通じて遠隔デバイスに通信されうるか、又は、後でアクセス若しくは処理するためにメモリデバイスに記憶されうる。

図４ｂと図４ｃはそれぞれ、ＵＡＶ４００に取り付けられたＵＡＶペイロード１０９の正面図と側面図を示している。ジンバル４１３は、第１装着ブラケット４０８によって、機体４０１（例えば機体４０１の下側）に固定されている。レーダリフレクタ２３３（又は、ＵＡＶペイロード１０９若しくはＩＳＲペイロードの別の部分）は、第２装着ブラケット４１１によって、ジンバル４１３に取り付けられうる。一態様では、ジンバル４１３は、２つの軸（例えばｚ軸とｙ軸）に沿って回転することが可能である。この目的のために、ジンバル４１３は、レーダリフレクタ２３３がｚ軸の周りで回転することを可能にする第１枢動ソケット４０９と、レーダリフレクタ２３３がｙ軸の周りで回転することを可能にする第２枢動ソケット４０７とを包含する。想定される別の態様では、ジンバル４１３は、３つの軸（例えばｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸）に沿った運動が可能でありうる。ジンバル４１３は、例えば、ジンバルコントローラ２２９により制御されるサーボモータを用いて動力供給されうる。これにより、主航空機１０１にいるオペレータが、ジンバル４１３及びレーダリフレクタ２３３の位置を調整することが可能になる。

ジンバル４１３はジンバル安定化技術も備えうる。ジンバル安定化技術は、航空機の運動外乱が存在していてもジンバルの位置又は角度を慣性系の中で一定に維持するよう、作用する。航空機の運動外乱は、例えば、ジッタ（すなわち、直線的かつ不規則な運動、変動、又はその他の不安定性）、乱流、突風、飛行中の戦術的展開（ｍａｎｅｕｖｅｒ）などを含みうる。ジンバル安定化は、角速度のフィードフォワード補償を通じて、ジンバルコントローラ２２９によって提供されうる。つまり、例えば、航空機における慣性測定のユニット／デバイス（例えばジャイロスコープ及びその他のデバイス）が、角速度運動を測定し、この角速度をジンバルコントローラ２２９に送信する。ジンバルコントローラ２２９は、ジンバル４１３（又はジンバルの組）の運動を制御する。ジンバルコントローラ２２９は、ジンバル４１３のセンサにとっての安定的な見通し線を維持するために、これらの測定値を使用して、慣性系における正味速度がほぼゼロになるよう、ジンバル４１３の運動を調整する。この場合におけるジンバルの特定の用途は、副レーダシステム１０４の安定化を伴う。この場合、ＵＡＶ４００がその軸の周りで回転運動を行っても、ＵＡＶ４００の慣性座標系に関して、見通し線は固定されたままになる。

図５は、副航空機１０３と通信（又は副航空機１０３を制御）するのにオペレータが使用するためのユーザ／オペレータインターフェースとしての役割を果たすよう構成された、人間−機械インターフェース５００の一例を示している。人間−機械インターフェース５００は、オペレータと副航空機１０３との間の通信のチャネルとしての役割を果たす人間−機械インターフェース５００には、主通信システム及び副通信システム２０１、２０２を通じて副航空機１０３と通信するよう構成された、プロセッサが装備されうる。人間−機械インターフェース５００は、場所データ、機首方位、パワー、高度、スピード、ジンバル位置、又はその他の情報を表示するために使用されうる。人間−機械インターフェース５００は、制御信号を副航空機１０３に送るために使用されうる。人間−機械インターフェース５００を使用して、複数の副航空機１０３が制御されうる。

人間−機械インターフェース５００は、そのディスプレイデバイス（例えばＬＣＤディスプレイ）上に、地理的地図５０１におけるＵＡＶの位置５０３を表示してよく、このインターフェース自体の位置５０７も表示しうる。人間−機械インターフェース５００には、それ自体の場所５０７を追跡し、表示しうるように、ＧＰＳ又はその他の場所追跡装置が装備されうる。ユーザは、副航空機１０３が観察すべき場所５０５を選択することも可能である。このインターフェースは、制御信号を副航空機１０３に送るための、制御ウインドウ５０９を有しうる。制御信号は、副航空機１０３のジンバル位置を調整すること、副航空機１０３を望ましい場所にナビゲートすること／位置付けること、又は、副航空機１０３の場所を調整するために副航空機１０３を導くことを、含みうる。人間−機械インターフェース５００は、地図５１７から退出するための制御も包含しうる。例えば、人間−機械インターフェース５００は、信号を副航空機１０３に送って、副航空機１０３に装着されたカメラ（例えばＩＳＲペイロード）を用いて画像を補足するため、及び、この画像を人間−機械インターフェース５００に送るための、コントローラも有しうる。人間−機械インターフェース５００は、地図の種類を変更するための地図制御５１３も有しうる。人間−機械インターフェース５００は、その他の設定を変更するための制御５１１も有しうる。ある種の態様では、地理的地図５０１は、制御ウインドウ５０９を使用して、保存され、エクスポートされ、回転し、又はパンされうる。エリア地図は、例えば、副航空機の場所やスピード、地形などを表わす静止画像又はデータセット（若しくはデータベース）として、保存されうるか、又はエクスポートされうる。

ある種の態様では、武器システムインターフェース２１１及び副航空機（例えばＵＡＶ）制御インターフェース２１３は、単一の人間−機械インターフェースを通じて、又は別個の人間−機械インターフェース（例えば、ソフトウェアを有するハードウェア）として、提供されうる。この目的のために、副航空機１０３及びその副レーダシステム１０４のその時点の状態に関して、オペレータと通信するため、及びオペレータに情報を提供するために、一又は複数の人間−機械インターフェースが（例えば主航空機１０１に、又は地上に）設けられうる。人間−機械インターフェースは、オペレータの入力を伝送し、情報をオペレータに表示するための、ソフトウェア及び／又はハードウェアを含む。人間−機械インターフェースは、タッチスクリーン式画像ユーザインターフェース（ＧＵＩ）、及び／又は音声認識システムに基づくものでありうる。人間−機械インターフェースでは、例えば、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、頭部装着型ディスプレイ、又はこれらの組み合わせが用いられうる。人間−機械インターフェース５００は、オペレータの嗜好選択に応じて、主航空機１０１のオペレータの近く、又は他のどこかに固定されうる。例えば、人間−機械インターフェース５００は、コックピットに取り外し可能に連結されることもあり、ある種の態様では、コックピットと一体化されたディスプレイ（例えば既製のディスプレイ）を用いることもある。

部品や特徴などの特定の構成を参照しつつ、様々な実施形態について説明してきたが、これらは全ての可能な構成又は特徴を網羅することを意図するものではなく、実際のところ、当業者には、その他の数多くの実施形態、改変例、及び変形例が確認されうる。ゆえに、本開示は、具体的に上述したものとは別様にも実践されうると、理解すべきである。

本開示は、以下の条項に記載する主題（ｓｕｂｊｅｃｔ ｍａｔｔｅｒ）を含む。

条項１．ターゲット領域内のターゲット物体を自動追尾するための航空システムであって、
第１レーダシステム及び第１通信システムが装備された第１航空機であって、
第１レーダシステムが、レーダビームを出力するよう構成されたレーダ送信器を備える、第１航空機と、
第２レーダシステム及び第２通信システムが装備された第２航空機であって、
第２レーダシステムが、レーダ送信器からのレーダビームをターゲット領域に反射させるよう構成されたレーダリフレクタを備え、
第２通信システムが、第１通信システムと双方向通信を行うよう構成されている、第２航空機と、
第１通信システムに動作可能に連結されたユーザインターフェースであって、
レーダ送信器からのレーダビームをターゲット領域内のターゲット物体に反射させるよう第２航空機の動作を制御するために、ユーザからの入力を受けるよう構成されている、ユーザインターフェースとを備える、
航空システム。

条項２．ユーザインターフェースは、ユーザが第２航空機を望ましい場所及び位置にナビゲートすることを可能にし、望ましい場所及び位置とは、第２航空機を、レーダビームをターゲット物体に反射させる様態に配置するものである、条項１に記載の航空システム。

条項３．望ましい場所及び位置が、第１航空機よりも高い高度である、条項２に記載の航空システム。

条項４．レーダリフレクタが、ジンバルを介して第２航空機に連結されている、条項１から３のいずれか一項に記載の航空システム。

条項５．第２レーダシステムが、ドップラースプーフィングを実現するために、レーダビームの周波数を変調させるよう構成されている、条項１から４のいずれか一項に記載の航空システム。

条項６．第１航空機は有人航空輸送体であり、第２航空機は無人航空輸送体である、条項１から５のいずれか一項に記載の航空システム。

条項７．ユーザインターフェースが、第１航空機の機上に位置付けられている、条項１から６のいずれか一項に記載の航空システム。

条項８．第１航空機が、レーダ送信器からターゲット物体の場所の情報を受信して、ターゲット物体のレーダ自動追尾を実現するための、ターゲット設定システムを備える、条項１から７のいずれか一項に記載の航空システム。

条項９．第１航空機は、ＬＩＤＡＲビームを発生させるためのＬＩＤＡＲ送信器を更に備え、第２航空機は、ＬＩＤＡＲ送信器からのＬＩＤＡＲビームをターゲット領域に反射させるためのＬＩＤＡＲリフレクタを備える、条項１から８のいずれか一項に記載の航空システム。

条項１０．無人航空輸送体（ＵＡＶ）であって、
トランシーバを介して主たる航空機と双方向通信を行うための通信システムであって、ＵＡＶは主たる航空機から制御信号を受信するよう構成されている、通信システムと、
トランシーバと双方向通信を行うよう構成されたプロセッサと、
ＵＡＶに装着されたジンバルであって、少なくとも２つの軸の周りで回転するよう構成されているジンバルと、
プロセッサからの制御信号に応じてジンバルの運動を制御するよう構成された、ジンバルコントローラと、
レーダリフレクタを有するレーダシステムとを備え、
レーダリフレクタが、２軸ジンバルの第２端部に連結されており、
レーダリフレクタは、主たる航空機に位置付けられたレーダ送信器からのレーダビームをターゲット領域に反射させるよう構成されている、
ＵＡＶ。

条項１１．主たる航空機からの制御信号は、ＵＡＶの飛行経路及びジンバルの位置を指示するよう構成されている、条項１０に記載のＵＡＶ。

条項１２．レーダシステムが、ドップラースプーフィングを実現するために、レーダビームの周波数を変調させるよう構成されている、条項１０又は１１に記載のＵＡＶ。

条項１３．主たる航空機は、ＵＡＶの動作を制御するためにユーザインターフェースにに関連付けられており、制御信号が、少なくとも部分的には、ユーザインターフェースにおけるユーザからの入力に基づいて生成される、条項１０から１２のいずれか一項に記載のＵＡＶ。

条項１４．ＬＩＤＡＲリフレクタを更に備え、ＬＩＤＡＲリフレクタは、主たる航空機のＬＩＤＡＲ送信器からのＬＩＤＡＲビームをターゲット領域に反射させるよう構成されている、条項１０から１３のいずれか一項に記載のＵＡＶ。

条項１５．無人航空機を使用して、有人航空輸送体から、物体をターゲットに設定するための方法であって、
有人航空輸送体よりも高い高度に無人航空機を展開することであって、
無人航空機が、ジンバルを介して無人航空機に連結されたレーダリフレクタを備える、無人航空機を展開することと、
有人航空機と無人航空機との間に通信リンクを確立することと、
ユーザインターフェース及び通信リンクを介して、無人航空機の場所と、ジンバルに連結されたレーダリフレクタの位置とを制御することと、
有人航空輸送体に連結されたレーダ送信器からレーダリフレクタに、レーダビームを送信することであって、レーダリフレクタはレーダビームを反射させるよう構成されている、レーダビームを送信することとを含む、
方法。

条項１６．
有人航空輸送体よりも高い高度に第２無人航空機を展開することであって、
第２無人航空機が、第２ジンバルを介して第２無人航空機に連結された、第２レーダリフレクタを備え、
第２無人航空機が、前述した第１の無人航空機とは異なる場所に展開される、第２無人航空機を展開することと、
有人航空機と第２無人航空機との間に第２通信リンクを確立することと、
ユーザインターフェース及び第２通信リンクを介して、第２無人航空機の場所と、第２ジンバルに連結された第２レーダリフレクタの位置とを制御することと、
第２レーダリフレクタに、有人航空輸送体に連結されたレーダ送信器からの第２レーダビームを送信することであって、
第２レーダリフレクタは第２レーダビームを反射させるよう構成されている、第２レーダビームを送信することとを更に含む、条項１５に記載の方法。

条項１７．レーダリフレクタは、レーダビームを、ユーザインターフェースを介して選択された第１ターゲット領域に反射させるよう構成されており、第２レーダリフレクタは、第２レーダビームを、ユーザインターフェースを介して選択された第２ターゲット領域に反射させるよう構成されている、条項１６に記載の方法。

条項１８．レーダ送信器から送信されたレーダビームを第三者が既に検出したか否かを判断するステップを更に含む、条項１６又は１７に記載の方法。

条項１９．レーダビームを変調させるステップを更に含む、条項１８に記載の方法。

条項２０．
スキャンされた領域から戻った、反射したレーダビームを、レーダ送信器において受信するステップと、
反射したレーダビームを使用してターゲット物体の場所を判断するステップとを更に含む、条項１６から１９のいずれか一項に記載の方法。

Claims (15)

1. ターゲット領域内のターゲット物体（１１０）を自動追尾するための航空システムであって、
   第１レーダシステム及び第１通信システム（１０８）が装備された第１航空機（１０１）であって、
   前記第１レーダシステムが、レーダビーム（１０７）を出力するよう構成されたレーダ送信器を備える、第１航空機（１０１）と、
   第２レーダシステム（１０４）及び第２通信システム（１０８）が装備された第２航空機（１０３）であって、
   前記第２レーダシステム（１０４）が、前記レーダ送信器からのレーダビーム（１０７）を前記ターゲット領域に反射させるよう構成されたレーダリフレクタ（２３３）を備え、
   前記第２通信システム（１０８）が、前記第１通信システム（１０８）と双方向通信を行うよう構成されている、第２航空機（１０３）と、
   前記第１通信システム（１０８）に動作可能に連結されたユーザインターフェース（５００）であって、
   前記レーダ送信器からの前記レーダビーム（１０７）を前記ターゲット領域内の前記ターゲット物体（１１０）に反射させるよう前記第２航空機（１０３）の動作を制御するために、ユーザからの入力を受けるよう構成されている、ユーザインターフェース（５００）とを備える、
   航空システム。
2. 前記ユーザインターフェース（５００）は、前記ユーザが前記第２航空機（１０３）を望ましい場所（５０５）及び位置にナビゲートすることを可能にし、前記望ましい場所（５０５）及び位置とは、前記第２航空機（１０３）を、前記レーダビーム（１０７）を前記ターゲット物体（１１０）に反射させる様態に配置するものである、請求項１に記載の航空システム。
3. 前記望ましい場所（５０５）及び位置が、前記第１航空機よりも高い高度である、請求項２に記載の航空システム。
4. 前記レーダリフレクタ（２３３）が、ジンバル（４１３）を介して前記第２航空機（１０３）に連結されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の航空システム。
5. 前記第２レーダシステム（１０４）が、ドップラースプーフィングを実現するために、前記レーダビーム（１０７）の周波数を変調させるよう構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の航空システム。
6. 前記第１航空機（１０１）は有人航空輸送体（１０１）であり、前記第２航空機（１０３）は無人航空輸送体（１０３、４００、５０３）である、請求項１から５のいずれか一項に記載の航空システム。
7. 前記ユーザインターフェース（５００）が、前記第１航空機（１０１）の機上に位置付けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載の航空システム。
8. 前記第１航空機（１０１）が、前記レーダ送信器から前記ターゲット物体（１１０）の場所（５０５）の情報を受信して、前記ターゲット物体（１１０）のレーダ自動追尾を実現するための、ターゲット設定システムを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の航空システム。
9. 前記第１航空機（１０１）は、ＬＩＤＡＲビームを発生させるためのＬＩＤＡＲ送信器を更に備え、前記第２航空機（１０３）は、前記ＬＩＤＡＲ送信器からの前記ＬＩＤＡＲビームを前記ターゲット領域に反射させるためのＬＩＤＡＲリフレクタを備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の航空システム。
10. 無人航空機（１０３、４００、５０３）を使用して、有人航空輸送体（１０１）から、物体をターゲットに設定するための方法であって、
    前記有人航空輸送体（１０１）よりも高い高度に前記無人航空機（１０３）を展開することであって、前記無人航空機（１０３）は、ジンバル（４１３）を介して前記無人航空機（１０３）に連結されたレーダリフレクタ（２３３）を備える、前記無人航空機（１０３）を展開することと、
    前記有人航空機と前記無人航空機（１０３）との間に通信リンクを確立することと、
    ユーザインターフェース（５００）及び前記通信リンクを介して、前記無人航空機（１０３）の場所（５０５）と、前記ジンバル（４１３）に連結された前記レーダリフレクタ（２３３）の位置とを制御することと、
    前記有人航空輸送体（１０１）に連結されたレーダ送信器から前記レーダリフレクタ（２３３）に、レーダビーム（１０７）を送信することであって、前記レーダリフレクタ（２３３）は前記レーダビーム（１０７）を反射させるよう構成されている、レーダビーム（１０７）を送信することとを含む、
    方法。
11. 前記有人航空輸送体（１０１）よりも高い高度に第２無人航空機（１０３）を展開することであって、
    前記第２無人航空機（１０３）が、第２ジンバル（４１３）を介して前記第２無人航空機（１０３）に連結された、第２レーダリフレクタ（２３３）を備え、
    前記第２無人航空機（１０３）が、前述した第１の前記無人航空機（１０３）とは異なる場所（５０５）に展開される、第２無人航空機（１０３）を展開することと、
    前記有人航空機と前記第２無人航空機（１０３）との間に第２通信リンクを確立することと、
    前記ユーザインターフェース（５００）及び前記第２通信リンクを介して、前記第２無人航空機（１０３）の場所（５０５）と、前記第２ジンバル（４１３）に連結された前記第２レーダリフレクタ（２３３）の位置とを制御することと、
    前記第２レーダリフレクタ（２３３）に、前記有人航空輸送体（１０１）に連結された前記レーダ送信器からの第２レーダビーム（１０７）を送信することであって、
    前記第２レーダリフレクタ（２３３）は前記第２レーダビーム（１０７）を反射させるよう構成されている、第２レーダビーム（１０７）を送信することとを更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記レーダリフレクタ（２３３）は、前記レーダビーム（１０７）を、前記ユーザインターフェース（５００）を介して選択された第１ターゲット領域に反射させるよう構成されており、前記第２レーダリフレクタ（２３３）は、前記第２レーダビーム（１０７）を、前記ユーザインターフェース（５００）を介して選択された第２ターゲット領域に反射させるよう構成されている、請求項１１に記載の方法。
13. 前記レーダ送信器から送信された前記レーダビーム（１０７）を第三者が既に検出したか否かを判断するステップを更に含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記レーダビーム（１０７）を変調させるステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. スキャンされた領域から戻った、反射したレーダビーム（１０７）を、前記レーダ送信器において受信するステップと、
    前記反射したレーダビーム（１０７）を使用してターゲット物体（１１０）の場所（５０５）を判断するステップとを更に含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
    

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