JP4950042B2

JP4950042B2 - 検知システムのシミュレーティング

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Publication number: JP4950042B2
Application number: JP2007520383A
Authority: JP
Inventors: ミラー，ショーン，ダブリュ
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2025-07-01
Also published as: AU2005327183B2; EP1763807B1; US7552037B2; EP1763807A2; WO2006085968A3; AU2005327183A1; US20060005077A1; JP2008507681A; WO2006085968A2

Description

発明の詳細な説明

［技術分野］
本発明は、一般にセンサの分野に関し、より詳細には、検知システムのシミュレーティングに関する。
［背景］
検知システムは、シーンを検知し、当該シーンを記述するデータを生成する。検知システムは、当該検知システムを設計及び開発するためシミュレートされるかもしれない。検知システムをシミュレートする既知の技術は、シミュレーションの各部を実行する様々なコンピュータプログラムの実行を含む。
［開示の概要］
本発明によると、検知システムをシミュレートするための上述の技術に係る欠点及び問題点が、軽減又は解消されるかもしれない。

本発明の一実施例によると、検知システムをシミュレートするシミュレータは、シーンを検知するセンサをシミュレートするよう動作可能なモジュールを有する。当該モジュールは、各センサに対するパスをモデル化するよう動作可能なパスモデリングモジュールと、当該シーンから各センサへの放射の伝達をモデル化するよう動作可能な放射伝達モジュールと、伝達された放射に対するセンサの応答をモデル化するよう動作可能な装置応答モジュールとを含む。コントロールモジュールは、上記モジュールの動作を管理する。

本発明の実施例は、１以上の技術的効果を提供するかもしれない。一実施例の技術的効果は、１つのモジュールからの出力が次のモジュールに自動的に入力されるように、シミュレータが各モジュールを統合することが可能となることであるかもしれない。モジュールの統合は、ユーザの介入が低減されるため、より効率的なシミュレーションを提供するかもしれない。

一実施例の他の記述的効果は、シミュレータが各種タイプのデータの何れかを受け付け、そのタイプのデータに適した装置応答を選択可能となることであるかもしれない。これは、各種データのより効率的な処理を可能にするかもしれない。一実施例の他の技術的効果は、シミュレータが包括的な検知システムのシミュレーションを提供可能となることであるかもしれない。シミュレータは、スペクトルチャネル及び検知システムの検出器及び開口を最適化する方法に関する情報を提供するかもしれない。シミュレータはまた、航空機のレイアウト及び地上システムの処理の調整の方法に関する情報を提供するかもしれない。

本発明の実施例は、上記技術的効果の一部又はすべてを有するかもしれず、又はその何れも有しないかもしれない。１以上の他の技術的効果は、ここに含まれる図面、説明及び請求項から当業者に容易に明らかとなるであろう。
［発明の詳細な説明］
本発明の実施例及びその効果が、図１〜４を参照することにより最も良く理解される。同一の番号は、各図の同一及び対応する部分に対して使用される。

図１は、検知システムをシミュレートするシミュレータ４０の一実施例のブロック図である。一般に、シミュレータ４０は、入力シーンを検知するよう動作可能なセンサのパスをモデル化する。シーンからセンサへの放射の伝達及び放射に対するセンサの応答もまたモデル化される。センサの応答から決定される地球物理的プロダクトが、入力シーンと比較され、センサが当該比較に従って評価されるかもしれない。

図示された実施例によると、シミュレータ４０は、検知システムをシミュレートする。検知システムは、１以上のセンサと、１以上の処理モジュールとを有する。センサとは、スキャニング可視／赤外イメージャ又はラジオメーターなどの何れか適切な電気光学センサを表す。センサは、シーンに関する情報を含むシーンから反射された放射を受け付ける。処理モジュールは、当該情報を処理して、シーンを記述するプロダクトデータを決定する。

シミュレータ４０は、環境、受け付けた放射、装置応答、データ通信、放射プロダクトの生成、地球物理的プロダクトの生成、他の特徴、又は上記の何れかの組み合わせの１以上の特徴をモデル化する。シミュレータ４０は、スペース、コマンド及びコントロール、データ処理、アーカイブセグメントなどの各セグメントを統合する。シミュレータ４０は、例えば、技術的、物理的及びプログラム的制約により強制されるセグメントに対するパフォーマンス要求の最適な割当てを決定するのに利用される。

一実施例によると、センサは、検知システムのプラットフォームに配置される。プラットフォームは、例えば、航空機又は宇宙船などの母体となる輸送手段に配置され、処理モジュールは、地上に配置されるかもしれない。しかしながら、センサ及び処理モジュールは、１以上の位置に何れかの組み合わせにより配置されるかもしれない。

図示された実施例によると、シミュレータ４０は、コア４２とシェル４４とを有する。コア４２はシミュレーションを実行し、コマンドラインから実行するための機能を有するかもしれない。コア４２は、Ｃプログラミング言語などの何れか適切なプログラミング言語によりコード化される。シェル４４は、コア４２への入力とコア４２からの出力を管理する。シェル４４は、Ｊａｖａ（登録商標）プログラミング言語などの何れか適切な言語によりコード化される。シェル４４は、グラフィカルユーザインタフェースに関連付けされてもよい。一例となるインタフェースが、図４及び５を参照して説明される。

検知システムの状況が、入力５０、環境５２、スペースセグメント５４、レベル１地上セグメント５６、レベル２地上セグメント５８、及び出力６０により表される。しかしながら、この状況は、何れか適切な方法により構成されてもよい。図示された実施例によると、シミュレータ４０の各コンポーネントは、入力データベース７０、コントロールモジュール７２、環境モジュール７４、装置応答モジュール７６、通信モジュール８０、放射プロダクトモジュール８２、地球物理的モジュール８４及び出力データベース８８として、図示されるように接続されて構成される。しかしながら、シミュレータ４０は、何れか適切な方法により構成されるより多く、より少ない又は他のコンポーネントを有するかもしれない。

入力５０は、システム１０に供給される情報を参照する。この情報は、１以上のデータベース２４に格納されてもよい。図示された実施例によると、入力５０は、コマンドラインオプション１００、コントロールファイル１０２及び入力シーン１０４により表される。コマンドラインオプション１００は、ユーザによりシステム１０に与えられるコマンドを含むかもしれない。

コントロールファイル１０２は、環境及び検知システムを記述し、環境及び検知システムを記述するのに適した何れかの情報を含む。コントロールファイル１０２は、各々が１以上のセンサと１以上のスペクトルチャネルを備えたセンサプラットフォームと、レベル１及びレベル２プロセスとをモデル化するのに利用可能なパラメータを含む。コントロールファイル１０２はまた、シーン選択、軌道モデリング、放射伝達モデリング、及びセンサプラットフォームと処理モジュールとの間の通信ビットエラーレートに関するパラメータを有するようにしてもよい。

入力シーン１０４は、検知システムがシミュレーション中に検知するシーンを記述する。例えば、入力シーン１０４は、あるエリアの地理的特徴を記述するデータを有するものであってもよい。入力シーン１０４は、検知システムによって検知される何れか適切なシーンを表すものであるかもしれず、現実又はシミュレートされたシーンであってもよい。入力シーン１０４はまた、その性質が軌道モデリングモジュール１１６と放射伝達モデル１１８により導かれるＴＯＡ（Ｔｏｐ−Ｏｆ−Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）放射の生成を介した各センサへの放射測定の入力を構成するかもしれない。シェル４４は、入力シーンを選択するため、コマンドラインオプション１００とコントロールファイル１０２とを調整するのに利用可能である。

環境５２は、当該環境に応答してセンサデータを生成することにより、検知システムが検知するシミュレートされた環境を表す。環境５２は、コントロールモジュール７２と環境モジュール７４により表される。コントロールモジュール７２は、入力データベース７０から指示を受け付け、当該指示に従ってシミュレータ４０の動作を指示する。コントロールモジュール７２は、ドライバモジュール１１０、初期化モジュール１１２、他の適切なモジュール、又は上記の何れかの組み合わせを有する。ドライバモジュール１１０は、シミュレータ４０の動作を指示し、コントロールファイル１０２からのパラメータとコマンドラインオプション１００とを用いてモデルを初期化する。

初期化モジュール１１２は、シミュレータ４０のパラメータを制御する。初期化モジュール１１２はまた、システムパラメータを格納するのに利用されるアレイのサイズと、処理を実行するためのメモリ割当てを決定する。初期化モジュール１１２はまた、特定のタイプのデータを受け付けることに応答して、装置応答モジュール７６をアクティブ化又はアクティブ解除する。データのタイプは、データが、現実ものであるか、シミュレートされているか、又は現実のデータとシミュレートされたデータの組み合わせであるかを表す。一例として、初期化モジュール１１２は、データが高い空間応答データであると判断し、当該判断に応答して空間応答モジュール１２２をアクティブ化する。

環境モジュール７４は、シミュレートされた環境を生成する。環境モジュール７４は、真実生成モジュール１１４と、軌道モデリングモジュール１１６と、放射伝達モジュール１１８と、他の適切なモジュール又は上記の何れかの組み合わせとを含む。真実生成モジュール１１４は、入力シーン１０４を受け付け、入力シーンを記述する真実のシーンを生成する。この真実のシーンは、検知システムがシーンをどの程度良好に検知したか評価するため、以降において検知システムによって生成されるプロダクトデータと比較されるようにしてもよい。真実のシーンは、実際のシーンである必要はなく、シミュレートされたシーンであってもよい。

軌道モデリングモジュール１１６は、センサの軌道をモデル化する。軌道モデリングモジュール１１６は、例えば、センサを備える宇宙船の高度と、当該軌道における宇宙船の位置などを記述する。軌道モデリングモジュール１１６は、パスモデリングモジュールの一例である。パスモデリングモジュールは、典型的には時間に関するセンサの位置を記述する。パスモデリングモジュールは、放射伝達のジオメトリ及びセンサに関するシーンの位置を決定するのに利用可能である。

センサのパスは、軌道、高度、スピード又は他の軌道要素、ロール、ピッチ又はヨー要素、ロール、ピッチ又はヨーレート、他のパラメータ、又は上記の何れかの組み合わせの１以上によってモデル化されるかもしれない。軌道要素、高度及び高度レートは、他の要因を決定するのに利用可能である。一例として、宇宙船の障害が決定され、センサのライン・オブ・サイト（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）に伝搬されるかもしれない。他の例として、大気及び表面反射率特性の放射伝達モデリングに対する視覚ジオメトリが決定されるかもしれない。他の例として、各センサの放射伝達及び熱変形の太陽ジオメトリが決定されてもよい。さらなる他の例として、ライン・オブ・サイトの知識の軌道関連のエラーが決定されるかもしれない。

放射伝達モジュール１１８は、地球の大気がシーンから検知システムに伝わる放射にどのような影響を与えるかシミュレートする。例えば、地球の大気は特定の信号をフィルタリングするかもしれない。放射伝達モジュール１１８は、信号変更モジュールの一例である。信号変更モジュールは、シーンから検知システムに伝わるとき、信号がどのように変更可能であるか記述する。変更とは、位相、振幅、周波数、他の適切な特性又は上記の何れかの組み合わせなどの信号特性の変化を表す。変更は、増加、減少又は削除を表すかもしれない。放射伝達モジュール１１８は、初期化モジュール１１２によりアクティブ又は非アクティブモードに切り替え可能である。

スペースセグメント５４は、センサとセンサプラットフォームを表す。スペースセグメント５４は、装置応答モジュール７６と通信モジュール８０とによって表されるかもしれない。装置応答モジュール７６は、シーンから受付けた放射に対するセンサの応答を記述する。装置応答モジュール７６は、スペクトル応答モジュール１２０と、空間応答モジュール１２２と、放射測定応答モジュール１２６と、他の適切なモジュール又は上記の何れかの組み合わせを含む。

スペクトル応答モジュール１２０は、一体化された測定値を生成するため、ハイパースペクトルデータを合成する。スペクトル応答モジュール１２０は、一体化された放射輝度を生成するため、ハイパースペクトルデータを平均化する。空間応答モジュール１２２は、一体化された測定値を生成するため、検知システムのものより大きな空間解像度を有するデータを合成する。例えば、５００ｍの解像度を有する装置によって検知される約５０ｍの解像度のデータは、一体化された測定値を生成するため平均化されるかもしれない。放射測定応答モジュール１２６は、放射に対する検知システムの感度をモデル化する。この感度は、精度、バイアス、ノイズ、他の特徴、又は上記の何れかの組み合わせを指定することによってモデル化されるかもしれない。放射測定応答モジュール１２６はまた、放射輝度データをデジタルデータに変換するかもしれない。

１以上の装置応答モジュール７６は、初期化モジュール１１２によってアクティブ又は非アクティブモードに切り替えられてもよい。スペクトル応答モジュール１２０は、入力がハイパースペクトルデータを含むときに適用される。空間応答モジュール１２２は、入力が検知システムのシミュレートされた出力のものより大きな空間解像度を有するデータを含むときに適用される。放射測定応答モジュール１２６は、入力が表面測定値又は高空間解像度のＴＯＡ測定値を含むシミュレートされたデータ又は現実のデータを含むときに適用される。

テーブル１は、装置応答モジュール７６を切り替える一例となる方法を記載する。

テーブル１では、“ＭＡＳ”はＭＯＤＩＳＡｉｒｂｏｒｎｅＳｉｍｕｌａｔｏｒを表し、“ＥＴＭ＋”はＥｎｈａｎｃｅｄＴｈｅｍａｔｉｃＭａｐｐｅｒＰｌｕｓプログラムを表し、“ＭＯＤＩＳ”はＭｏｄｅｒａｔｅ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎＩｍａｇｉｎｇＳｐｅｃｔｒｏｒａｄｉｏｍｅｔｅｒを表し、“ＡＶＨＲＲ”はＡｄｖａｎｃｅｄＶｅｒｙＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＲａｄｉｏｍｅｔｅｒを表す。

通信モジュール８０は、スペースセグメント５４からレベル１地上セグメント５６へのデータの通信を記述する。通信モジュール８０は、圧縮パケット化モジュール１３０と、ビットエラーレートモジュール１３４と、パケット解除解凍モジュール１３６とを有する。圧縮パケット化モジュール１３０は、通信のためデータを圧縮及びパケット化する。データは、調整可能なビットエラーレートモジュール１３４を用いて、スペースセグメント５４からレベル１地上セグメント５６に送信されるかもしれない。

データは、何れか適切な通信ネットワークを利用して通信されるかもしれない。通信ネットワークは、ＰＳＴＮ（ＰｕｂｌｉｃＳｗｉｔｃｈｅｄＴｅｌｅｐｈｏｎｅＮｅｔｗｏｒｋ）、パブリック又はプライベートデータネットワーク、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、インターネットなどのグローバルコンピュータネットワーク、有線又は無線ネットワーク、ローカル、リージョナル若しくはグローバル通信ネットワーク、企業イントラネット、他の適切な通信リンク、又は上記の何れかの組み合わせのすべて又は一部から構成されるかもしれない。

レベル１地上セグメント５６は、センサから受付けたデータのレベル１処理を実行する処理モジュールを表す。レベル１処理とは、放射輝度プロダクトを生成するためデータの処理を表す。放射輝度プロダクトは、放射輝度を記述するデータを表す。レベル１地上セグメント５６は、パケット解除解凍モジュール１３６と放射輝度プロダクトモジュール８２とによって表される。レベル１地上セグメント５６のパケット解除解凍モジュール１３６は、スペースセグメント５４からのデータをパケット解除及び解凍する。

放射輝度プロダクトモジュール８２は、データからの放射輝度を生成する。放射輝度プロダクトモジュール８２は、放射測定計測モジュール１４０と、空間フィルタリングモジュール１４２と、ナビゲーションモジュール１４４と、リサンプリングモジュール１４８と、他の適切なモジュール又は上記の何れかの組み合わせとを有する。

放射測定計測モジュール１４０は、デジタルデータを放射輝度データに再変換する。空間フィルタリングモジュール１４２は、当該データをその一部又はすべてをシャープ化又は不鮮明化するためフィルタリングする。ナビゲーションモジュール１４４は、当該データを調整システムにマップする。調整システムは、例えば、装置に対する調整システムを表すかもしれない。ナビゲーションモジュール１４４は、センサがシーンに関して指し示している位置を、ライン・オブ・サイトエラーを考慮しながらモデル化する。

リサンプリングモジュール１４８は、１つの調整システムからのデータを他の調整システムに変換する。例えば、リサンプリングモジュール１４８は、装置調整システムからのデータを地上ベース調整システムに変換するかもしれない。リサンプリングモジュール１４８は、放射輝度データ、ライン・オブ・サイト情報及び位置を利用してデータを変換する。

レベル２地上セグメント５８は、放射輝度プロダクトデータを処理し、地球物理的プロダクトを生成する処理モジュールを表す。地球物理的プロダクトとは、シーンの地球物理的特徴を表す。地球物理的特徴は、例えば、シーンの各部分の温度、サイズ、形状、輝度、他の適切な特徴又は上記の何れかの組み合わせを含む。レベル２地上セグメント５８は、地球物理的プロダクトモジュール８４により表される。

地球物理的プロダクトモジュール８４は、プロダクト生成モジュール１５０と、プロダクト評価モジュール１５４と、プロダクトアーカイバルモジュール１５６とを有する。プロダクト生成モジュール１５０は、放射輝度プロダクトデータから地球物理的プロダクトを生成する。プロダクト生成モジュール１５０は、１以上の放射輝度プロダクトから地球物理的プロダクトを計算するのに利用可能なアルゴリズムを受け入れるよう構成されるかもしれない。

プロダクト評価モジュール１５４は、検知システムの精度を評価する。プロダクト評価モジュール１５４は、検知システムから受付けた地球物理的プロダクトデータと、真実生成モジュール１１４により生成された真実のシーンと比較し、地球物理的プロダクトと真実のシーンとの相違を決定する。プロダクト評価モジュール１５４は、精度を決定するため、相違の大きさを評価する。プロダクトアーカイバルモジュール１５６は、放射輝度と地球物理的プロダクトをアーカイブする。プロダクトアーカイバルモジュール１５６は、データが格納されているフォーマットをユーザが選択することを可能にする。

出力６０は、シミュレータ４０の出力を表し、出力データベース８８により表される。出力データベース８８は、パフォーマンスレポート１６０と、放射輝度プロダクト１６２と、地球物理的プロダクト１６４とを含む。パフォーマンスレポート１６０は、プロダクト評価モジュール１５４によって実行される評価を記録する。パフォーマンスレポート１６０は、放射測定の、空間の、ナビゲーションの、地球物理的な、他の要因又は上記の何れかの組み合わせに関するパフォーマンスの数値的及び図解的概要をユーザに提供するため、シェル４４によりオープンおよび処理される解析ファイルを含むかもしれない。テーブル２は、一例となるパフォーマンスレポートパラメータを示す。

放射輝度プロダクト１６２は、放射輝度プロダクトモジュール８２によって生成される放射輝度プロダクトを格納する。地球物理的プロダクト１６４は、プロダクト生成モジュール１５０により生成される地球物理的プロダクトを格納する。

シミュレータ４０又はシミュレータ４０の１以上のコンポーネントは、ロジック、インタフェース、メモリ、他のコンポーネント又は上記の何れか適切な組み合わせを有するかもしれない。「ロジック」とは、ハードウェア、ソフトウェア、他のロジック、又は上記の何れか適切な組み合わせを含む。あるロジックは装置の動作を管理するものであるかもしれず、例えば、プロセッサを有するかもしれない。「プロセッサ」とは、処理を実行するため、命令を実行し、データを処理するよう動作可能な何れか適切な装置を表す。「インタフェース」とは、装置に対する入力を受付け、装置からの出力を送信し、入力、出力、その双方又は上記の何れかの組み合わせの適切な処理を実行するよう動作可能な装置のロジックを表し、１以上のポート、会話ソフトウェア又はその双方を有するものであってもよい。

「メモリ」は、情報の抽出を格納及び実現するよう動作可能なロジックを表し、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、磁気ドライブ、ディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブ、着脱可能なメディアストレージ、他の何れか適切なデータ記憶媒体、又は上記の何れかの組み合わせから構成されるかもしれない。

本発明の範囲から逸脱することなく、シミュレータ４０に対する変更、追加又は省略が可能である。シミュレータ４０のコンポーネントは、特定のニーズに応じて統合又は分離されてもよい。さらに、シミュレータ４０の動作は、より多く、より少なく又は他のモジュールによって実行されてもよい。さらに、シミュレータ４０の動作は、ソフトウェア、ハードウェア、他のロジック、又は上記の何れか適切な組み合わせを有する何れか適切なロジックを用いて実行されるかもしれない。本明細書において使用される「それぞれ」という表現は、ある集合の各メンバー又はある集合のサブセットの各メンバーを表す。

単なる説明のため、シミュレータ４０は、シミュレートされた環境に応答して、検知システムの動作をシミュレートする。一例として、環境は、ＭＯＤＩＳ（Ｍｏｄｅｒａｔｅ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎＩｍａｇｉｎｇＳｐｅｃｔｒｏｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ）ＡｉｒｎｏｒｎｅＳｉｍｕｌａｔｏｒデータから、及びシーンからのスペクトルの赤及びＮＩＲ（ＮｅａｒＩｎｆｒａｒｅｄ）部分から生成されるかもしれない。ＭＯＤＩＳＡｉｒｂｏｒｎｅＳｉｍｕｌａｔｏｒ（ＭＡＳ）データは、赤反射率、ＮＩＲ反射率及びＮＤＶＩ（ＮｏｒｍａｌｉｚｅｄＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＶｅｇｅｔａｔｉｏｎＩｎｄｅｘ）を含む。赤及びＮＩＲ反射率データは、空間ベース測定値をシミュレートするのに利用可能である。

入力データが、実際のデータ、高空間解像度（ＲＨＲ）シーンを表すのに決定され、これにより、装置スペクトル応答は適用されず、空間及び放射測定応答が適用されるかもしれない。すなわち、軌道モデリング、放射伝達、及びスペクトル応答モジュールがバイパスされるかもしれない。空間フィルタリング、リサンプリング、ビットエラーレート、ナビゲーションモジュールなどの他のモジュールがバイパスされてもよい。ＮＤＶＩ及び放射輝度の信頼性が、各画素に対する直線的な空間平均（ボックスカー）として設定されるかもしれない。

各結果は、何れか適切な方法により構成されてもよい。一実施例によると、各結果は、正規化された赤反射率、ＮＩＲ反射率及びＮＤＶＩに対するヒストグラムとして構成されるかもしれない。一例として、ヒストグラムは、ｘ軸に沿った反射率と、ｙ軸に沿った出現数を示す。ヒストグラムのｘ軸に沿ったビンは正規化される。

図２は、検知システムをシミュレートするためのシミュレータ２００の一実施例のブロック図である。一般に、シミュレータ２００は、入力シーンを受付け、入力シーンを検知するセンサのパスをモデル化する。シーンからセンサへの放射輝度の伝達及び放射輝度に対するセンサの応答もまたモデル化される。センサの応答から決定される地球物理的プロダクトが、入力シーンと比較され、センサは、当該比較に従って評価される。

図示された実施例によると、入力シーン２０４はシミュレータ２００により受付される。入力シーン２０４は、実質的に図１の入力シーン１０４と同様のものであるかもしれない。シミュレータ２００は、コントロールモジュール１７２と、環境モジュール１７４と、装置応答モジュール１７６と、通信モジュール１８０と、地上セグメントモジュール１９０と、地球物理的プロダクトモジュール１８４とを図示されるように接続されて有する。コントロールモジュール１７２、環境モジュール１７４、装置応答モジュール１７６、通信モジュール１７４、装置応答モジュール１７６、通信モジュール１８０及び地球物理的プロダクトモジュール１８４は、それぞれ図１のコントロールモジュール７２、環境モジュール７４、装置応答モジュール７６、通信モジュール８０及び地球物理的プロダクトモジュール８４と実質的に同様である。

コントロールモジュール１７２は、命令を受付け、当該命令に従ってシミュレータ４０の動作を指示する。コントロールモジュール１７２は、コマンド、コントロール及び通信（Ｃ３）モジュール２９０を有する。コマンド、コントロール及び通信モジュール２９０は、シミュレータ２００のコマンド、コントロール及び通信処理を管理する。

環境モジュール１７４は、シミュレートされた環境を生成し、軌道モデリングモジュール２１６と放射伝達モデリングモジュール２１８とを有する。軌道モデリングモジュール２１６は、センサ２８２の軌道をモデル化し、図１の軌道モデリングモジュールと実質的に同様のものであってもよい。放射伝達モジュール２１８は、地球の大気がシーンから検知システムに伝搬する放射にどのような影響を与えるかシミュレートし、図１の放射伝達モデリングモジュール１１８と実質的に同様のものであってもよい。

装置応答モジュール１７６は、シーンから受付ける放射に対するセンサ２８２の応答を記述する。通信モジュール１８０は、スペースセグメントのモジュールと地上セグメントのモジュールとの間のデータの通信を記述し、ネットワークモデリングモジュール２９２を有するかもしれない。ネットワークモデリングモジュール２９２は、スペースセグメントのモジュールと、地上セグメントのモジュールとの間でデータを通信する通信ネットワークをモデル化する。

地上セグメントモジュール１９０は、図１の地上セグメント５６と５８のモジュールを有し、プロダクト生成配信（ＰＧＤ）モジュール２９４と、アーカイブアクセスセグメント（ＡＡＳ）モジュール２９６とを有する。プロダクト生成配信モジュール２９４は、放射輝度プロダクトデータからの地球物理的プロダクトを生成及び配信する。アーカイブアクセスセグメントモジュール２９６は、データ管理処理を実行する。

地球物理的プロダクトモジュール１８４は、放射輝度プロダクトデータを処理し、地球物理的プロダクトを生成し、プロダクト評価モジュール２５４を有するようにしてもよい。プロダクト評価モジュール２５４は、検知システムの精度を評価し、図１のプロダクト評価モジュール１５４と実質的に同様のものであってもよい。

本発明の範囲から逸脱することなく、システム２００に対して変更、追加又は省略が行われてもよい。システム２００のコンポーネントは、特定のニーズに従って統合又は分離されてもよい。さらに、システム２００の動作は、より多く、より少なく又は他のモジュールによって実行されてもよい。さらに、システム２００の動作は、ソフトウェア、ハードウェア、他のロジック、又は上記の何れか適切な組み合わせを有する何れか適切なロジックを用いて実行されてもよい。

図３は、図１のシミュレータ４０のシェル４４と共に利用可能な一例となるメイングラフィカルユーザインタフェース３００を示す。メイングラフィカルユーザインタフェース３００は、シミュレータ４０の動作を制御するのに利用可能であり、シミュレータ４０の動作を制御するための何れか適切なグラフィカル要素を有するかもしれない。

図示された実施例によると、グラフィカルユーザインタフェース３００は、コントローラインタフェースセレクタ３０４と、実行／状態セクション３０８と、画像モニタ３１２と、プログラム出力ログ３１６と、パフォーマンス解析セレクタ３２０とを有する。コントローラインタフェースセレクタ３０４は、コントローラインタフェースを選択するためのセレクタを有する。セレクタは、オプションを選択するのに利用可能なグラフィカル要素を表すかもしれない。一例として、ボタンは、ボタンにより表されるオプションを選択するのに選択されるかもしれない。他の例として、オプションは、メニューから選択されるかもしれない。他の例として、オプションの名前が、オプションを選択するため、フィールドに挿入されてもよい。

コントローラインタフェースは、シミュレータ２００のモジュールのシミュレーション動作を管理するのに利用可能なグラフィカルユーザインタフェースを表す。図示された実施例によると、コントローラインタフェースセレクタ３０４は、宇宙船２８０、センサ２８２、Ｃ３モジュール１７２、プロダクト生成配信（ＰＧＤ）モジュール２９４、放射伝達（ＲａｄＸｆｅｒ）モデリングモジュール２１８、及び入力シーン２０４に対するセレクタを有する。コントローラインタフェースセレクタ３０４はまた、ファイルをロード及びセーブするためのセレクタを有するかもしれない。

図示された実施例によると、実行／状態セクション３０８は、実行セクション３２４と状態セクション３２８とを有する。実行セクション３２４は、シミュレータ２００の実行を管理するためのセレクタを有する。図示された実施例によると、実行セクション３２４は、シミュレーションをポーズ、プレイ、ストップするためのポーズボタン、プレイボタン、ストップボタンをそれぞれ有する。バッチボタンが、バッチ処理によりシミュレーションを実行するのに利用可能である。一例として、シミュレーションのシーケンスは、各シミュレーションが異なる入力シーン及びパラメータにより実行される場合に実行されるかもしれない。

実行セクション２４はまた、シミュレーションの出力に対してテキストモードを選択するためのボタンを有するかもしれない。出力なしを生成するため、出力なしボタンが選択されてもよい。プロダクト評価モジュール２５４からの結果を生成するため、詳細ボタン（ｖｅｒｂｏｓｅｂｕｔｔｏｎ）が選択されてもよい。当該結果からのさらなる詳細、例えば、結果として得られた画像の画素に関する詳細を生成するため、診断ボタンが選択されてもよい。状態セクション３２８は、シミュレーションの状態を表示するためのフィールドを有する。一例として、状態は、シミュレートされているチャネル及び装置を有するかもしれない。

画像モニタ３１２は、シミュレーションから得られた画像を表示する。一例として、画像モニタ３１２は、シミュレーションから得られた結果のグラフを表示するようにしてもよい。プログラム出力ログ３１６は、シミュレーションからのプログラムテキスト出力を表示する。この出力は、リアルタイムに表示されるようにしてもよい。

パフォーマンス解析セレクタ３２０は、検知システムを評価するための要因を選択するためのセレクタを有する。図示された実施例によると、パフォーマンス解析セレクタ３２０は、放射測定、変調伝達関数（ＭＴＦ）、画像ナビゲーション及びレジストレーション（ＩＮＲ）、地球物理的プロダクト、空間応答一様性（ＳＲＵ）、エッジ応答、時間及びデータレートに対するセレクタを有する。

本発明の範囲から逸脱することなく、インタフェース３００に対して変更、追加又は省略が可能である。インタフェース３００は、より多く、より少なく又は他のグラフィカル要素を有するかもしれない。さらに、グラフィカル要素は、本発明の範囲から逸脱することなく何れか適切な構成に配置されてもよい。

図４は、図１のシミュレータ４０のシェル４４と共に利用可能な一例となるチャネルエディタグラフィカルユーザインタフェース４００を示す。チャネルエディタグラフィカルユーザインタフェース４００は、シミュレーションのパラメータを制御するのに利用可能である。

図示された実施例によると、チャネルエディタグラフィカルユーザインタフェース４００は、チャネル選択セクション４０４と、チャネルトグルセクション４０８と、データ圧縮セクション４１２と、検出器パラメータセクション４１６と、スペクトルパラメータセクション４２０と、変調伝達関数（ＭＴＦ）パラメータセクション４２４と、デジタル化パラメータセクション４２８と、放射パラメータセクション４３２と、応答サマリセクション４３６とを有する。

チャネル選択セクション４０４は、宇宙船２８０のセンサ２８２のチャネルを選択するのに利用可能である。図示された実施例によると、チャネル選択セクション４０４は、チャネル、センサ２８２及び宇宙船２８０に対するセレクタを有する。チャネルトグルセクション４０８は、チャネルをオンオフ切り替えするのに利用可能である。データ圧縮セクション４１２は、シミュレーションのためデータ圧縮を管理するのに利用可能である。図示された実施例によると、データ圧縮セクション４１２は、データ圧縮アルゴリズム及び当該アルゴリズムに対するパラメータを選択するセレクタを有する。

検出器パラメータセクション４１６が、シミュレーションに対するセンサ２８２のパラメータを設定するのに利用可能である。図示された実施例によると、検出器パラメータセクション４１６は、スキャンに沿った検出器サイズ、スキャンに交差する検出器サイズ、スキャンに沿ったＩＦＯＶ（ＩｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓＦｉｅｌｄｏｆＶｉｅｗ）、スキャンに交差するＩＦＯＶ、ナディア地上分解能（ＧＳＤ）、角度分解能（ＡＳＤ）、カラム数、ギャップサイズ又は他の距離を選択するためのフィールドを有する。セクション４１６はまた、統合ドラッグ、量子効率、飽和マージン、又は他のパラメータに対するフィールドを含むかもしれない。

スペクトルパラメータセクション４２０は、スペクトルパラメータを設定するためのセクションを有する。図示された実施例によると、スペクトルパラメータセクション４２０は、中央、幅、検出器カットオン、検出器カットオフ、相対スペクトル応答（ＲＳＲ）値、又は他のスペクトルパラメータに対するフィールドを含む。

変調伝達関数（ＭＴＦ）パラメータセクション４２４は、変調伝達関数パラメータを設定するためのフィールドを有する。図示された実施例によると、セクション４２４は、ぼかし半径及び製造交差に対するフィールドを有する。

デジタル化パラメータセクション４２８は、デジタル化パラメータを設定するためのフィールドを有する。図示された実施例によると、セクション４２８は、ビットダウンリンク（Ｄ／Ｌ）値、アナログ・デジタル変換（ＡＤＣ）のためのビット値、ＡＤＣ等価値、スペース・ビュー・オフセット、又は他のデジタル化パラメータに対するフィールドを有する。

放射測定パラメータセクション４３２は、放射測定パラメータを設定するためのフィールドを有する。図示された実施例によると、セクション４３２は、太陽の放射輝度（Ｌ_ｓｕｍ）、最大放射輝度（Ｌ_ｍａｘ）、最大観察可能パワー（Ｑ_ｍａｘ）、計測誤差、ノイズ等価電荷（ＮＥＣ）漏れ、ＮＥＣリードアウト、ＮＥＣシステム、ＮＥＣデジット、直流（ＤＣ）リストアサンプル値、ドリフト時間、１／ｆ電流、１／ｆニー、ウォーム透過値（ｗａｒｍｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅｖａｌｕｅ）、コールド透過値（ｃｏｌｄｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅｖａｌｕｅ）、トータル透過値、又は他の放射測定パラメータに対するパラメータを含む。

応答サマリセクション４３６は、指定されたパラメータに応答したシミュレーションの表示を含む。図示された実施例によると、応答サマリセクション４３６は、変調伝達関数（ＭＴＦ）、相対スペクトル応答（ＲＳＲ）及び信号対ノイズ比（ＳＮＲ）に対する表示を含む。

本発明の範囲から逸脱することなく、インタフェースに対する変更、追加又は省略が可能である。インタフェースは、より多く、より少なく又は他のグラフィカル要素を含むかもしれない。さらに、グラフィカル要素は、本発明の範囲から逸脱することなく何れか適切な構成に配置されてもよい。

本発明の実施例は、１以上の技術的効果を提供するかもしれない。一実施例の技術的効果は、１つのモジュールからの出力が次のモジュールに自動的に入力可能となるように、シミュレータが各種モジュールを統合可能であることである。モジュールの統合は、ユーザの介入が低減されるため、より効率的なシミュレーションを提供するかもしれない。

一実施例の他の技術的効果は、シミュレータが各種タイプのデータの何れかを受付け、当該タイプのデータに適した装置応答を選択するようにしてもよいということである。これは、各種タイプのデータのより効率的な処理を可能にするかもしれない。一実施例の他の技術的効果は、シミュレータが包括的な検知システムのシミュレーションを提供可能となるということである。シミュレータは、検知システム及びスペクトルチャネルの検出器及び開口を最適化する方法に関する情報を提供するかもしれない。シミュレータはまた、宇宙船のレイアウト及び地上システム処理の調整に関する情報を提供するかもしれない。

本開示が特定の実施例及び一般に関連する方法に関して説明されたが、当該実施例及び方法の変更及び調整は当業者に明らかであろう。従って、上記実施例の記載は当該開示を制限するものではない。以下の請求項によって規定されるような本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の変更、代替及び変形が可能である。

図１は、検知システムをシミュレートするよう動作可能なシミュレータの一実施例のブロック図である。図２は、検知システムをシミュレートするよう動作可能なシミュレータの他の実施例のブロック図である。図３は、図１のシミュレータのシェルと共に利用可能な一例となるメイングラフィカルユーザインタフェースを示す。図４Ａは、図１のシミュレータのシェルと共に利用可能な一例となるチャネルエディタグラフィカルユーザインタフェースを示す。図４Ｂは、図１のシミュレータのシェルと共に利用可能な一例となるチャネルエディタグラフィカルユーザインタフェースを示す。

Claims

検知システムをシミュレートするシミュレータであって、
シーンを検知する１以上のセンサをシミュレートするよう動作可能な複数のモジュールと、
前記複数のモジュールの動作を管理するよう動作可能なコントロールモジュールと、
を有し、
前記複数のモジュールは、
前記１以上のセンサの各センサに対するパスをモデル化するよう動作可能なパスモデリングモジュールと、
前記シーンから前記１以上のセンサの各センサへの放射輝度の伝達をモデル化するよう動作可能な放射伝達モジュールと、
前記伝達された放射輝度に対する前記１以上のセンサの応答をモデル化するよう動作可能な１以上の装置応答モジュールと、
を有し、
前記コントロールモジュールは、前記複数のモジュールに提供される入力データのタイプを特定し、前記特定されたタイプの入力データが提供されることに応答して、前記装置応答モジュールの特定のモジュールをアクティブ化及びアクティブ解除するよう動作可能である、シミュレータ。
前記伝達された放射輝度に対する前記１以上のセンサの応答に従って決定された放射輝度プロダクトデータを受付け、
前記放射輝度プロダクトデータから１以上の地球物理的プロダクトを生成し、
前記地球物理的プロダクトと前記シーンとを比較し、
該比較に従って前記１以上のセンサを評価する、
よう動作可能な地球物理的プロダクトモジュールをさらに有する、請求項１記載のシミュレータ。
前記１以上のセンサの応答に従って生成され、第１調整システムにおいて構成される１以上の放射輝度プロダクトを受付け、
前記第１調整システムからの放射輝度プロダクトを第２調整システムにマップする、
よう動作可能なリサンプリングモジュールをさらに有する、請求項１記載のシミュレータ。
前記１以上のセンサの応答に従って放射輝度データを受付け、
前記放射輝度データから１以上の地球物理的プロダクトを生成する、
よう動作可能な放射輝度プロダクトモジュールをさらに有する、請求項１記載のシミュレータ。
前記１以上の装置応答モジュールはさらに、放射に対する感度を検知し、放射輝度データをデジタルデータに変換するよう動作可能な放射応答モジュールを有する、請求項１記載のシミュレータ。
前記１以上の装置応答モジュールはさらに、ハイパースペクトルデータを受付け、統合された測定値を生成するため、前記ハイパースペクトルデータを合成するよう動作可能なスペクトル応答モジュールを有する、請求項１記載のシミュレータ。
前記１以上の装置応答モジュールはさらに、前記１以上のセンサに係る空間解像度より大きな空間解像度を有するデータを特定し、統合された測定値を生成するため、前記特定されたデータを合成するよう動作可能な空間応答モジュールを有する、請求項１記載のシミュレータ。
検知システムをシミュレートする方法であって、
複数のモジュールによって、シーンを検知する１以上のセンサをシミュレートするステップと、
コントロールモジュールを利用して前記複数のモジュールの動作を管理するステップと、
を有し、
前記シミュレートするステップは、
パスモデリングモジュールによって、前記１以上のセンサの各センサに対するパスをモデル化するステップと、
放射伝達モジュールによって、前記シーンから前記１以上のセンサの各センサへの放射輝度の伝達をモデル化するステップと、
１以上の装置応答モジュールによって、前記伝達された放射輝度に対する前記１以上のセンサの応答をモデル化するステップと、
を有し、
当該方法はさらに、
前記コントロールモジュールが、前記複数のモジュールに提供される入力データのタイプを特定するステップと、
前記コントロールモジュールが、前記特定されたタイプの入力データが提供されることに応答して、前記装置応答モジュールの特定のモジュールをアクティブ化及びアクティブ解除するステップと、
を有する、方法。
プロダクト評価モジュールを利用して前記１以上のセンサを評価するステップをさらに有し、
該評価するステップは、
前記１以上のセンサの応答に従って決定された放射輝度プロダクトデータを受付けるステップと、
前記放射輝度プロダクトデータから１以上の地球物理的プロダクトを生成するステップと、
前記地球物理的プロダクトと前記シーンとを比較するステップと、
該比較に従って前記１以上のセンサを評価するステップと、
を有する、請求項８記載の方法。
リサンプリングモジュールを利用してマップするステップをさらに有し、
該マップするステップは、
前記１以上のセンサの応答に従って生成され、第１調整システムにおいて構成される１以上の放射輝度プロダクトを受付けるステップと、
前記第１調整システムからの放射輝度プロダクトを第２調整システムにマップするステップと、
を有する、請求項８記載の方法。
放射輝度プロダクトモジュールを利用して１以上の放射輝度プロダクトを生成するステップをさらに有し、
該生成するステップは、
前記１以上のセンサの応答に従って放射輝度データを受付けるステップと、
前記放射輝度データから１以上の放射輝度プロダクトを生成するステップと、
を有する、請求項８記載の方法。
前記シーンから放射に対する前記センサの応答を生成するステップをさらに有し、
該生成するステップは、
放射に対する感度を検知するステップと、
放射輝度データをデジタルデータに変換するステップと、
を有する、請求項８記載の方法。
スペクトル応答モジュールを利用してデータを合成するステップをさらに有し、
該合成するステップは、
ハイパースペクトルデータを受付けるステップと、
統合された測定値を生成するため、前記ハイパースペクトルデータを合成するステップと、
を有する、請求項８記載の方法。
空間応答モジュールを利用してデータを合成するステップをさらに有し、
該合成するステップは、
前記１以上のセンサに係る空間解像度より大きな空間解像度を有するデータを特定するステップと、
統合された測定値を生成するため、前記特定されたデータを合成するステップと、
を有する、請求項８記載の方法。
検知システムをシミュレートするためのコードを有するコンピュータ可読媒体であって、
前記コードは、
複数のモジュールに、シーンを検知する１以上のセンサをシミュレートさせ、
前記複数のモジュールの動作を管理させる、
よう実行可能であり、
前記シミュレートは、
パスモデリングモジュールに、前記１以上のセンサの各センサに対するパスをモデル化させ、
放射輝度伝達モジュールに、前記シーンから前記１以上のセンサの各センサへの放射輝度の伝達をモデル化させと、
１以上の装置応答モジュールに、前記伝達された放射輝度に対する前記１以上のセンサの応答をモデル化させる、
ことによって実行され、
前記コードはさらに、
前記複数のモジュールに提供される入力データのタイプを特定させ、
前記特定されたタイプの入力データが提供されることに応答して、前記装置応答モジュールの特定のモジュールをアクティブ化及びアクティブ解除させる、
よう実行可能である、コンピュータ可読媒体。
前記コードはさらに、
前記１以上のセンサの応答に従って決定された放射輝度プロダクトデータを受付けさせ、
前記放射輝度プロダクトデータから１以上の地球物理的プロダクトを生成させ、
前記地球物理的プロダクトと前記シーンとを比較させ、
該比較に従って前記１以上のセンサを評価させる、
よう実行可能である、請求項１５記載のコンピュータ可読媒体。
前記コードはさらに、
前記１以上のセンサの応答に従って生成され、第１調整システムにおいて構成される１以上の放射輝度プロダクトを受付けさせ、
前記第１調整システムからの放射輝度プロダクトを第２調整システムにマップさせる、
よう実行可能である、請求項１５記載のコンピュータ可読媒体。
前記コードはさらに、放射輝度プロダクトモジュールを利用して１以上の放射輝度プロダクトを生成させるよう実行可能であり、
該生成は、
前記１以上のセンサの応答に従って放射輝度データを受付けさせ、
前記放射輝度データから１以上の放射輝度プロダクトを生成させる、
ことを有する、請求項１５記載のコンピュータ可読媒体。
前記コードはさらに、前記シーンから放射に対する前記センサの応答を生成させるよう実行可能であり、
該生成は、
放射に対する感度を検知させ、
放射輝度データをデジタルデータに変換させる、
ことを有する、請求項１５記載のコンピュータ可読媒体。
前記コードはさらに、
ハイパースペクトルデータを受付けさせ、
統合された測定値を生成するため、前記ハイパースペクトルデータを合成させる、
よう実行可能である、請求項１５記載のコンピュータ可読媒体。
前記コードはさらに、
前記１以上のセンサに係る空間解像度より大きな空間解像度を有するデータを特定させ、
統合された測定値を生成するため、前記特定されたデータを合成させる、
よう実行可能である、請求項１５記載のコンピュータ可読媒体。
検知システムをシミュレートするシステムであって、
複数のモジュールによって、シーンを検知する１以上のセンサをシミュレートする手段と、
コントロールモジュールを利用して前記複数のモジュールの動作を管理する手段と、
を有し、
前記シミュレートする手段は、
パスモデリングモジュールによって、前記１以上のセンサの各センサに対するパスをモデル化し、
放射伝達モジュールによって、前記シーンから前記１以上のセンサの各センサへの放射輝度の伝達をモデル化し、
１以上の装置応答モジュールによって、前記伝達された放射輝度に対する前記１以上のセンサの応答をモデル化し、
当該システムはさらに、
前記コントロールモジュールが、前記複数のモジュールに提供される入力データのタイプを特定する手段と、
前記コントローラモジュールが、前記特定されたタイプの入力データが提供されることに応答して、前記装置応答モジュールの特定のモジュールをアクティブ化及びアクティブ解除する手段と、
を有する、システム。
検知システムをシミュレートするシミュレータであって、
シーンを検知する１以上のセンサをシミュレートするよう動作可能な複数のモジュールと、
前記複数のモジュールの動作を管理するよう動作可能なコントロールモジュールと、
を有し、
前記複数のモジュールは、
前記１以上のセンサの各センサに対するパスをモデル化するよう動作可能なパスモデリングモジュールと、
前記シーンから前記１以上のセンサの各センサへの放射輝度の伝達をモデル化するよう動作可能な放射伝達モジュールと、
前記伝達された放射輝度に対する前記１以上のセンサの応答をモデル化するよう動作可能な１以上の装置応答モジュールと、
を有し、
前記１以上の装置応答モジュールはさらに、
ハイパースペクトルデータを受付け、統合された測定値を生成するため、前記ハイパースペクトルデータを合成するよう動作可能なスペクトル応答モジュールと、
前記１以上のセンサに係る空間解像度より大きな空間解像度を有するデータを特定し、統合された測定値を生成するため、前記特定されたデータを合成するよう動作可能な空間応答モジュールと、
を有し、
当該シミュレータはさらに、
前記１以上のセンサの応答に従って生成され、第１調整システムにおいて構成される１以上の放射輝度プロダクトを受付け、前記第１調整システムからの放射輝度プロダクトを第２調整システムにマップするよう動作可能なリサンプリングモジュールと、
前記１以上のセンサの応答に従って生成される１以上の放射輝度プロダクトを受付け、前記放射輝度プロダクトに従って１以上の地球物理的プロダクトを生成するよう動作可能なプロダクト生成モジュールと、
前記１以上のセンサの応答に従って決定された１以上の地球物理的プロダクトを受付け、前記地球物理的プロダクトと前記シーンとを比較し、該比較に従って前記１以上のセンサを評価するよう動作可能なプロダクト評価モジュールと、
を有し、
前記コントロールモジュールは、
前記複数のモジュールに提供される入力データのタイプを特定し、
前記特定されたタイプの入力データが提供されることに応答して、前記装置応答モジュールの特定のモジュールをアクティブ化及びアクティブ解除する、
よう動作可能である、シミュレータ。