JP5252509B2 - 自律型ビークル高速開発テストベッドシステムおよび方法 - Google Patents

Description

発明の分野
この発明は一般的には、有人および無人操縦飛行体ならびにウォーターおよびランドベース（water and land-base）のビークルを含むビークルのアルゴリズムおよび構成（configuration）の高速開発およびテストのためのシステムおよび方法に関する。

発明の背景
エアー、ウォーター、およびランドベースのビークルを含むビークルを開発およびテストする既存の方法は、典型的には、コンピュータシミュレーションおよびプロトタイプテストの両方を伴う。残念なことに、コンピュータシミュレーションは実行するのに相対的に時間がかかり得るとともに、望ましくないことに、実際のシステムの複雑性の多くを単純化し得る。同様に、プロトタイプテストは、望ましくないことに、高価となり得る。飛行体の場合、カリフォルニア（California）のマウンテンビュー（Mountain View）のＭＬＢカンパニー（MLB Company）から入手可能であるＢＡＴ無人操縦航空機（BAT Unmanned Aerial Vehicle）のような従来のシステムでは、運用コスト、物流上の問題、安全規則、および他の要因のため、飛行時間および条件が相対的に限られた数になり得る。

ビークルを開発およびテストする先行技術の方法により望ましい結果が達成されたが、改善の余地はある。より具体的には、高速、正確、かつ経済的にビークルのアルゴリズムおよび構成の開発およびテストを可能にする方法およびシステムには重大な実用性がある。

発明の概要
この発明は、ビークルおよびビークルコンポーネントの高速開発およびテストのためのシステムおよび方法に関する。この発明の実施例は、有利なことに、テスト能力の劇的な上昇を与え、これにより、先行技術のシステムおよび方法と比較して、より高速、より効率的、およびよりコスト効率よく、新しいビークル（エアー、ウォーター、およびランドベースのビークルを含む）とビークルコンポーネント（ハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントを含む）がさらに検査および開発されることを可能になる。

１つの実施例では、１つ以上のビークルを制御可能に動作させるためのシステムは、位置参照システムとコマンドおよび制御アーキテクチャとを含む。位置参照システムは、１つ以上のビークルが制御ボリューム内で動作している際に、１つ以上のビークルの１つ以上の位置およびモーション特性を反復的に計測するよう構成される。コマンドおよび制御アーキテクチャは、当該反復的に計測された１つ以上の位置およびモーション特性を位置参照システムから受取るとともに、位置参照システムからの上記反復的に計測された１つ以上の位置およびモーション特性に基づき対応する制御信号を（動作の中央集中制御モードで）決定するよう構成される。制御信号は次いで、制御ボリューム内で動作する１つ以上のビークルに送信され、１つ以上のビークルの位置、移動、および安定性の少なくとも１つを閉ループフィードバックの態様で制御する。代替的な実施例では、システムは、動作の分散制御モードで作動する。このモードでは、制御信号は、位置参照システムが計測した情報を受取るとともに関連するビークルの制御信号を決定するビークル上に位置するオンボード処理コンポーネントによって決定される。

さらなる実施例では、コマンドおよび制御アーキテクチャはさらに、１つ以上のビークルから健全性監視情報を受取るとともに、当該受取った健全性監視情報に基づき１つ以上のビークルの健全性状態を評価するよう構成される健全性監視コンポーネントを含む。コマンドおよび制御アーキテクチャはさらに、１つ以上のビークルの評価された健全性状態に少なくとも部分的に基づき、対応する制御信号を決定するよう構成されてもよい。

さらに別の実施例では、１つ以上のビークルを動作させる方法は、位置参照システムを用いて、当該１つ以上のビークルの１つ以上の安定性および制御特性を計測することを含む。当該計測された１つ以上の安定性および制御特性は位置参照システムから受取られ、コマンド信号が当該１つ以上の安定性および制御特性に基づき決定される。このコマンド信号は、制御ボリューム内で動作する１つ以上のビークルに送信され、当該１つ以上のビークルの１つ以上の安定性および制御特性を閉ループフィードバックの態様で制御する。

図面の簡単な説明
この発明の実施例が添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。
この発明の実施例に従った、ビークルおよびビークルコンポーネントを開発およびテストするための開発システムの概略図である。 この発明の特定の実施例に従った、図１の開発システムのコマンドおよび制御アーキテクチャの概略図である。 この発明の他の例示的な実施例に従った、図２のコマンドおよび制御アーキテクチャに対応する制御方法のフローチャートの図である。 この発明の代替的な実施例に従った開発システムの概略図である。 図４の開発システムのテストビークルの拡大概略図である。 図４の開発システムのテストビークルおよび健全性監視制御ボードの平面図である。 飛行体とともに動作中である図４の開発システムの部分図である。 図４の開発システムのコンピュータシステムの概略図である。 図４の開発システムの健全性監視システムの概略的な全体図である。 図９の分析および表示コンポーネントによって与えられる代表的なスクリーンショットの図である。 図９の分析および表示コンポーネントによって与えられる代表的なスクリーンショットの図である。 図９の分析および表示コンポーネントによって与えられる代表的なスクリーンショットの図である。 この発明の別の実施例に従った、統合された健全性監視制御ボードおよび処理コンポーネントを有するテストビークルの等尺図である。 図１３の健全性監視制御ボードおよび処理コンポーネントの拡大上面図である。

詳細な説明
この発明は、有人および無人飛行体ならびにウォーターおよびランドベースのビークルを含むビークルのアルゴリズムおよび構成の高速開発およびテストのためのシステムおよび方法に関する。この発明のある実施例の多くの具体的な詳細が以下の説明および図１〜図１４において記載され、このような実施例の完全な理解を提供する。しかしながら、この発明は付加的な実施例を有してもよく、またはこの発明は以下の説明に記載される詳細のいくつかがなくても実施されてもよいということを当業者ならば理解するであろう。

一般的には、この発明の実施例に従ったシステムおよび方法は、有利なことに、制御さ
れた環境において、多種多様のビークルおよびビークルコンポーネント（ハードウェアおよびソフトウェア）の高速開発およびテストを可能にする。より詳細には、この発明の実施例は、新しいソフトウェアシステム、アビオニクスシステム（avionics system）、制御アルゴリズム、コンピュータハードウェアコンポーネント、センサ、コンフィギュレーション、または対象となる他の好適なパラメータが、１つまたは複数のテストビークルを用いて高速かつ繰返しテストされることを可能にし得る。この発明の実施例は、たとえば、好適な実験室環境に適合するようスケーリングされ得るので、新しいビークルおよびビークルコンポーネントのテストおよび開発は、高速、効率的、およびコスト効率よく行なわれ得る。したがって、この発明の実施例はテスト性能の劇的な上昇を与え得、これにより新しいビークル（エアー、ウォーター、およびランドベースのビークルを含む）とビークルコンポーネントとが低コストでより高速に検査および開発されることを可能にする。

図１は、この発明の実施例に従ったビークルおよびビークルコンポーネントを開発およびテストするための開発システム１００の概略図である。この実施例では、開発システム１００は、位置参照システム１２０とヒューマンインターフェイス１５０とに動作可能に結合されるコマンドおよび制御コンピュータ１０２を含む。複数のテストビークル１１０が、開発システム１００の動作の間、位置参照システム１２０によって監視される制御空間１２２の中に動作可能に位置決めされる。図１に示されるように、テストビークル１１０は、無人操縦航空体（ＵＡＶ）１１０Ａ、無人操縦グラウンドビークル（ＵＧＶ）１１０Ｂ、または任意の他の好適なタイプのテストビークル１１０Ｃを含んでもよい。

コマンドおよび制御コンピュータ１０２は、ワイヤレスリンク、ワイヤベースのリンク、光ファイバリンク、または任意の他のタイプの通信リンクであってもよい通信リンク１０５を介してテストビークル１１０の各々と動作可能に通信する。各々の通信リンク１０５は、コマンドおよび制御コンピュータ１０２とテストビークル１１０との間で信号およびデータを伝達する。たとえば、図１に示される実施例では、コマンドおよび制御コンピュータ１０２は、テストビークル１１０からビデオおよびセンサ信号１０４と健全性監視信号１０６とを受取り、かつ適切なコマンド信号１０８をテストビークル１１０に送信するよう構成される。コマンドおよび制御ソフトウェアプログラム１１２が、コマンドおよび制御コンピュータ１０２上で実現され得、テストビークル１１０と開発システム１００のさまざまなコンポーネントとの監視および制御に関連するさまざまな機能を実行する。代替的には、コマンドおよび制御コンピュータ１０２は、これらの機能の１つ以上を行なうよう構成される１つ以上のプログラム可能なハードウェアコンポーネントを含んでもよい。

動作において、コマンドおよび制御コンピュータ１０２は適切なコマンド信号１０８をテストビークル１１０のうちの１つ以上へと送信させ、テストビークル１１０が所望の動作または機能を実行するよう命令する。たとえば、１つ以上のＵＡＶテストビークル１１０Ａは、所望の飛行経路を飛行し、オンボードセンサを用いて所望の情報を収集するよう命令されてもよい。同様に、ＵＧＶおよび他のテストビークル１１０Ｂ，１１０Ｃは、所望の地上経路を移動し、情報を収集し、または他の所望の動作を実行するよう命令されてもよい。テストビークル１１０は互いに独立して移動するよう命令されてもよく、または代替的には、テストビークル１１０のうちの２つ以上が、たとえば２００５年６月８日にホーランド（Holland）らによってＩＥＥＥ群知能シンポジウム(IEEE Swarm Intelligence Symposium)で発表された「群知能を超えて：ウルトラスワーム(Beyond Swarm Intelligence: The Ultraswarm)」においてより詳細に示されるような、フロッキング（flocking）、スワーミング（swarming）、またはウルトラスワーミング（ultraswarming）運動のような協調的な態様で、移動するよう命令されてもよい。

制御空間１２２内でのテストビークル１１０の移動の間、位置参照システム１２０はテ
ストビークル１１０の位置を監視し、位置フィードバック情報１２２をコマンドおよび制御コンピュータ１０２に与える。コマンドおよび制御コンピュータ１０２は、位置フィードバック情報１２２をテストビークル１１０の予想または所望の位置と比較し、適切なコマンド信号１０８を通信リンク１０５を介してテストビークル１１０に送信させ、テストビークル１１０の位置をそれらの所望の位置またはそれらの所望の進行方向に沿って制御可能に調整（または維持）する。したがって、位置参照システム１２０は、開発システム１００に、テストビークル１１０の位置および移動のコースを制御可能に調整するための閉ループフィードバック制御機能を与える。より具体的には、位置参照システム１２０は有利なことに、コマンドおよび制御コンピュータ１０２が位置および移動だけでなく、テストビークル１１０の適切な制御および安定化のための姿勢および安定化制御コマンドを決定および制御することも可能にする閉ループフィードバック情報１２２を提供し得る。

ここで、この発明に従ったシステムおよび方法のさまざまな局面のより完全な理解を促進するよう、以下に具体的な実施例をより詳細に記載する。たとえば、図２は、この発明の特定の実施例に従った図１の開発システム１００のコマンドおよび制御アーキテクチャ２００の概略図である。この実施例では、コマンドおよび制御アーキテクチャ２００は、現実の環境および対応する現実のダイナミクス２１０とのインターフェイスを含み、制御空間１２２内のテストビークル１１０（単純化のため、図２にはＵＡＶテストビークル１１０ＡおよびＵＧＶテストビークル１１０Ｂのみが示される）と関連する計算およびデータ管理を行なうよう構成される。現実の環境およびダイナミクスインターフェイス２１０は、たとえばコマンドおよび制御ソフトウェア１１２の部分として、コマンドおよび制御コンピュータ１０２上に存在してもよい。各々のテストビークル１１０は、現実の環境およびダイナミクスインターフェイス２１０と、対応する通信リンク１０５を介して通信する。

図２にさらに示されるように、コマンドおよび制御アーキテクチャ２００はさらに、テストビークル１１０の各々のためのビークル制御ユニット２１２を含む。各々のビークル制御ユニット２１２は、有人操縦テストビークルの場合のように、それぞれのテストビークル１１０にオンボードで配置されてもよく、または代替的には、図２に示されるようにテストビークル１１０（たとえば、地上制御ユニット、空中制御ユニット、海上制御ユニットなど）から分離して（または遠隔で）もよい。ビークル制御ユニット２１２は、制御データネットワーク２４０および健全性監視ネットワーク２４２と動作可能に通信する。

現実の環境およびダイナミクス機能２１０はさらに、位置参照システム１２０と動作可能に相互作用する。位置参照システム１２０は、制御空間１２２の中でのテストビークル１１０の位置および移動を計測することができる任意の好適なタイプのシステムであってもよいことが理解されるであろう。好ましい実施例では、位置参照システム１２０は、各々のテストビークル１１０の位置および移動を規定する６つの自由度の各々を計測することができる。たとえば、好適な位置参照システムの実施例は、ジョージア（Georgia）のアルファレッタ（Alpharetta）のメンジ・Ｉｎｃ（Mensi, Inc）から商業的に入手可能であるシステムのようなレーザスキャナシステムと、たとえばフランク（Frank）らに発行された米国特許番号第５，２０２，７４２号、イズミ（Izumi）らに発行された米国特許番号第５，２６６，９５５号、およびカイ（Kai）に発行された米国特許番号第５，７２４，１２４号に一般的に開示されるシステムのようなレーザレーダシステムとを含んでもよい。別の実施例では、位置参照システムは、カリフォルニアのサンラモン（San Ramon）のサイラ・テクノロジーズ・Ｉｎｃ（Cyra Technologies, Inc）から商業的に入手可能なＣｙｒａｘレーザベース・イメージングシステムのようなイメージングシステムを含んでもよい。さらなる実施例では、好適な位置参照システムは、たとえば、スイスのヘルブルグ（Heerbrugg）のライカ・ジオシステム・Ｉｎｃ（Leica Geosystems, Inc.）から商業的に入手可能であるＬＲ２００レーザレーダシステムのようなレーダおよびレーザレー
ダシステムを含んでもよい。代替的には、位置参照システムは、ギルディ（Gildea）らに発行された米国特許番号第５，５８９，８３５号、プラット（Pratt）に発行された米国特許番号第６，４５２，６６８ Ｂ１号、およびヘッジス（Hedges）らに発行された米国特許番号第６，５０１，５４３ Ｂ２号、第６，５３５，２８２ Ｂ２号、第６，６１８，１３３ Ｂ２号、第６，６３０，９９３ Ｂ１号に一般的に開示されるシステムならびにバージニア（Virginia）のダラス（Dulles）のＡＲＣセカンドＩｎｃ（ARC Second, Inc）から商業的に入手可能なシステムといったグローバルポジショニングシステム（global positioning system；ＧＰＳ）および赤外線グローバルポジショニングシステム（infrared global positioning system；ＩＲＧＰＳ）を含んでもよい。位置参照システムのさらなる実施例は、たとえばカーネギーメロン大学（Carengie-Mellon University）のロボティックス・インスティチュート（Robotics Institute）のモラベツ（Moravec）らによる「広アングルソナーからの高分解能マップ（High Resolution Maps from Wide Angle Sonar）」に示されるタイプのようなソナーベースの超音波システム、およびメリーランド（Maryland）のロックビル（Rockville）のオートメーテッド・プレシジョン・Ｉｎｃ（Automated Precision, Inc.）から商業的に入手可能なタイプのレーザベースのポイント・トラッキング・システム（point tracking system）、または任意の他の好適なタイプの位置計測システムを含んでもよい。

図２を引続き参照して、再フォーマットモジュール２１４が、位置参照システム１２０と制御データネットワーク２４０との間に動作可能に結合され、位置参照システム１２０によって計測される位置およびモーションデータを受取り、これらのデータを必要に応じて再フォーマットし、制御データネットワーク２４０を介してこれらのデータをコマンドおよび制御アーキテクチャ２００のさまざまな他のコンポーネントにブロードキャスト送信するよう構成される。再フォーマットモジュール２１４は図２に示されるように位置参照システム１２０から分離されていてもよく、または代替的には、位置参照システム１２０内に統合されてもよいということが理解されるであろう。上述したように、位置参照システム１２０によって与えられる（かつ、再フォーマットモジュール２１４によって再フォーマットされる）位置、姿勢、および移動データは、（たとえば現実の環境およびダイナミクス機能２１０（もしくは後で記載のシミュレートされた環境およびダイナミクスモジュール２２０）を用いて）実際のデータを所望または予想データと比較し、かつ（たとえばビークル制御モジュール２１２を用いて）適切な制御および安定化コマンドを発行してテストビークル１１０の位置、姿勢、および移動のうちの１つ以上を制御可能に調整（もしくは維持）することにより、閉ループフィードバックの態様でコマンドおよび制御アーキテクチャ２００によって用いられる。

この実施例では、コマンドおよび制御アーキテクチャ２００はさらに、１つ以上のシミュレートビークルモジュール２２２と関連する計算およびデータ管理を行なうよう構成されるシミュレートされた環境およびダイナミクスモジュール２２０を含む。シミュレートされた環境およびダイナミクスモジュール２２０はさらに、コマンドおよび制御ソフトウェア１１２の部分としてコマンドおよび制御コンピュータ１０２上に存在してもよい。各々のシミュレートビークルモジュール２２２は、制御データネットワーク２４０および健全性監視ネットワーク２４２と動作可能に通信する。シミュレートされた環境およびダイナミクスモジュール２２０はさらに、シミュレートビークル２２２と関連するシミュレートされた位置、姿勢、および移動データならびにシミュレートビークル２２２と関連する健全性管理データを、制御データネットワーク２４０へのブロードキャスト送信のために再フォーマットモジュール２１４に提供するよう構成される。したがって、コマンドおよび制御アーキテクチャ２００は有利なことに、現実およびのシミュレートされたビークルならびに環境条件の両方を有する環境において動作するテストビークル１１０を開発するために用いられてもよい。

１人以上のオペレータ２２４が、制御データネットワーク２４０および健全性監視ネットワーク２４２と動作可能に通信するヒューマンインターフェイス１５０のコマンドおよび制御モジュール２２６を介して、開発システム１００のさまざまなコンポーネントに制御コマンドを発行し得る。たとえば、あるオペレータ２２４Ａが、シミュレートビークルモジュール２２２Ａに適切なコマンドを送信し、制御データネットワーク２４０を介して、当該シミュレートビークルモジュール２２２Ａの移動、姿勢、活動、または任意の他の所望の特性を命令し得る。立ち代って、１人以上のオペレータ２２４は、シミュレートビークルモジュール２２２およびテストビークル１１０の位置、移動、および健全性特性を含む、ヒューマンインターフェイス１５０の状況表示モジュール２２８上の対象であり得る、開発システム１００の任意の所望の特性を監視し得る。たとえば、シミュレートされるビークルモジュール２２２Ａのオペレータ２２４Ａは、状況表示ソフトウェア２２８のシミュレートビークル表示部分２２８Ａ上にて、所望の特性（たとえば、位置、移動、健全性特性など）を監視してもよい。

図２に示される実施例では、コマンドおよび制御アーキテクチャ２００はさらに、リチャージステーション制御ユニット２３２によって制御データおよび健全性監視ネットワーク２４０，２４２に動作可能に結合されるリチャージステーション２３０を含む。リチャージステーション２３０は、健全性監視ネットワーク２４２へブロードキャスト送信された健全性監視情報に基づき、消耗品のリソースの補充をテストビークル１１０に提供するよう構成される。ネットワークマネージャモジュール２３４が、制御データおよび健全性監視ネットワーク２４０，２４２に結合され、さまざまな従来のネットワーク管理動作および機能を実行するよう構成される。記録モジュール２３６は、制御データおよび健全性監視ネットワーク２４０，２４２に結合され、その後の分析のために、開発テストの間、制御データおよび健全性監視ネットワーク２４０，２４２にブロードキャスト送信されたデータを記録するよう構成される。テスト後の分析およびデモンストレーションのための記録済テストの再生機能は、記録モジュール２３６とコマンドおよび制御モジュール２２６との間の制御および健全性監視ネットワーク２４０，２４２インターフェイスを用いて達成され得る。

図３は、この発明の別の例示的な実施例に従った、図２のコマンドおよび制御アーキテクチャ２００に対応する制御方法３００のフローチャートである。この実施例では、開発システム１００のさまざまなコンポーネントがブロック３０２で初期化され、制御空間１２２内の１つ以上のテストビークル１１０（適用可能な場合、シミュレートビークル）がブロック３０４で初期化される。ブロック３０５では、オペレータが規定したテスト計画が入力され、ブロック３０６では、制御信号がテストビークル１１０へ通信される。たとえば、いくつかの実施例では、コマンドおよび制御コンピュータ１０２は、ビークル制御ユニット２１２に適切なコマンド信号１０８をテストビークル１１０へと送信させ、所望の動作または機能を実行するようテストビークル１１０に命令する。コマンドおよび制御コンピュータ１０２は、たとえば、コマンドおよび制御ソフトウェア１１２内にインストールされる１つ以上の制御アルゴリズムまたはソフトウェアルーチンに基づき、当該適切なコマンド信号を決定し得る。

ブロック３０８では、位置参照システム１２０がテストビークル１１０の位置および移動を監視し、適用可能な場合、シミュレートビークルの位置およびダイナミクスも計算される。ブロック３１０では、位置参照システム１２０によって計測される（かつ、シミュレートビークルについて計算される）位置およびダイナミクスデータがコマンドおよび制御コンピュータ１０２に通信される。好ましい実施例では、位置参照システム１２０は、各々のテストビークル１１０の位置および移動を規定する６つの自由度の各々を計測することができるが、代替的な実施例では、位置参照システム１２０は、６つよりも少ない自由度を好適に計測してもよい。同様に、ブロック３１２では、テストビークル１１０の各
々にオンボードで配置されるセンサによって収集される健全性監視データと、適用可能ならば、シミュレートビークルの健全性データとがコマンドおよび制御コンピュータ１０２に通信される。

図３に示される実施例において、ブロック３３０では、制御方法３００はオペレータの状況表示を更新することを含む。ブロック３３２では、テストビークル１１０およびシミュレートされるビークルの１つ以上が安全性限界に近づくまたは超えるかどうかを判断するよう決定（または一連の決定）がなされる。安全性限界に近づくまたは超える場合は、オペレータはブロック３３４にて適切な制御コマンドを発行し、必要に応じて１つ以上のビークルの位置またはコースを修正し得る。その結果、当該１つ以上のビークルの位置およびコースはブロック３３６にて調整され得る。

図３にさらに示されるように、ブロック３１４にて、位置参照システム１２０によって計測される位置およびダイナミクスデータと、オンボードのセンサによって送信される健全性監視データとが、予想および所望のデータ値と比較される。たとえば、テストビークル１１０の計測位置、姿勢、および速度が、コマンドおよび制御コンピュータ１０２内に記憶される事前にプログラムされたミッションプロファイル（mission profile）に基づき、所望の値と比較されてもよい。同様に、バッテリ充電レベル、燃料レベル、圧力および温度レベル、武器ステータス、他の消耗品リソースレベル、ならびに任意の他の所望の健全性パラメータといったビークル健全性データが、事前にプログラムされたミッションプロファイルに基づき、予測または所望の値と比較されてもよい。

ブロック３１４で行なわれた比較に基づき、ブロック３１６では、テストビークル１１０の１つ以上の位置調整が必要であるかどうかを判断するよう決定（または一連の決定）が行なわれる。必要である場合は、ブロック３１８にて、１つ以上のテストビークル１１０の位置調整が行なわれる。たとえば、コマンドおよび制御コンピュータ１０２は、適切な位置制御コマンドを対応するビークル制御ユニット２１２から発行させ、当該１つ以上のテストビークル１１０の位置を制御可能に調整し得る。

同様に、ブロック３２０では、テストビークル１１０の１つ以上の安定化調整が必要であるかどうか判断するよう決定（または一連の決定）がなされる。必要である場合、ブロック３２２にて、１つ以上のテストビークル１１０の適切な安定化パラメータの調整が達成される。安定化調整のための先行技術は典型的には、安定化のためのデータを提供するのに、レートジャイロおよび加速度計といった、テストビークル１１０にオンボードのセンサを用いる必要がある。この実施例では、位置参照システム４２０は、十分に高い正確さと低レイテンシーで安定化調整のためのデータを提供し、これによりこれらのセンサの必要性を大いに低減または除去する。さらなる利点は、これらのセンサを携行する必要性に関連するテストビークルの重さの低減である。

次に、ブロック３２４では、１つ以上のテストビークル１１０の健全性状態が許容不可能であるかどうか判断するよう決定（または一連の決定）がなされる。許容不可能である場合、ブロック３２５にて、許容不可能な健全性状態が修正可能であるかどうか判断するよう決定がなされる。可能ならば、ブロック３２６にて修正動作が行なわれ、１つ以上のテストビークル１１０の効率的な健全性状態の調整が行なわれ得る。これは、対応するビークルの制御コマンドにおける制約として健全性状態を用いることを含む。ビークルの健全性状態が許容不可能でない場合、または任意の許容不可能な状態が修正可能でない場合、ブロック３２８にて、テストまたはミッションが完了したかどうかについて判断がなされる。完了でない場合、方法３００はブロック３０６に戻り、上述した動作が繰返される。そうでなければ、方法３００は完了する。

図３に示されるさまざまなステップは、はっきりとは述べられていないが、シミュレートビークルに同じように適用されるということが理解されるであろう。位置および姿勢データ２１４をブロードキャスト送信するアプリケーションは、個々のビークルが、現実のものまたはシミュレートされるものに関わらず、その送信元（origin）を知らず、一般的な態様で他のビークルと与えられるデータとに応答することができるように、現実およびシミュレートされる環境からのデータを組合せてもよい。シミュレートされる環境およびダイナミクス２２０は、ブロック３２４での評価において、ビークル３１６，３２０の安定化および位置調整のために用いられることになるシミュレートされる健全性データを提供する。シミュレートされるデータは、現実のビークルをエミュレートするよう開発されるモデルに基づいてもよく、不確実な現実の環境を最もよく反映するよう決定性のおよびランダムな挙動（behavior)を含んでもよい。

図４は、この発明の代替的な実施例に従った開発システム４００の概略図である。この実施例では、開発システム４００は、データステーション４０４を介して位置参照システム４２０に動作可能に結合し、データリンク４５２（たとえばイーサネット（登録商標）接続）を介してアプリケーションコンピュータ４５０に動作可能に結合されるメイン処理コンピュータ４０２を含む。位置参照システム４２０に監視される制御（またはキャプチャ）ボリューム４２２内に遠隔制御テストビークル４１０が位置決めされる。

位置参照システム４２０は、制御ボリューム４２２の周りに動作可能に分散配置するとともに、テストビークル４１０上に配置される複数の再帰反射性マーカ４２６の位置および移動を監視するよう構成される複数のモーションキャプチャ装置４２４（たとえばカメラ）を含む。図４に示される実施例では、モーションキャプチャ装置４２４はスペクトルの可視領域において動作するが、代替的な実施例では、スペクトルの他の部分（たとえば近赤外線、赤外線など）で動作する装置が用いられてもよい。モーションキャプチャ装置４２４は再帰反射性マーカ４２６を監視するとともに、再帰反射性マーカ４２６の位置をリアルタイムでメイン処理コンピュータ４０２にエクスポートするよう構成される。代替的には、テストビークル４１０上での再帰反射性マーカ４２６の相対位置の演繹的知識を用いて、モーションキャプチャ装置４２４は、計測されたマーカ位置データを内部で処理し、テストビークル４１０を示すマーカのグループの位置および方位データを導出してもよく、テストビークル４１０の当該位置および方位データをメイン処理コンピュータ４０２に出力してもよい。

１つの特定の実施例では、合計６つのモーションキャプチャ装置４２４が、ほぼ部屋のサイズである制御ボリューム４２２（たとえば、２５′ｘ２５′ｘ８′）の周りに分散配置され、１０ｍｓの処理レイテンシーで、５００Ｈｚまでのリフレッシュ速度にて、再帰反射性マーカ４２６の位置のサブミリメートルの位置の正確さを与えるよう構成される。したがって、位置参照システム４２０は、ほぼリアルタイムでテストビークル４１０の６つの自由度のモーショントラッキングを提供し、これによりテストビークル４１０の位置、移動、および安定化特性の閉ループフィードバック制御を可能にし得る。代替的な実施例では、任意の好適な数のモーションキャプチャ装置４２４（たとえば２つ以上）が用いられてもよく、コントロールボリューム４２２は任意の所望のサイズに拡大または縮小されてもよい。たとえば、別の特定の実施例では、８つのモーションキャプチャ装置４２４が用いられる。同様に、代替的な実施例では、モーションキャプチャ装置４２４は、任意の好適なまたは所望の分解能および動作周波数を与えるよう構成されてもよい。位置参照システム４２０において用いられてもよい好適なモーションキャプチャ装置４２４は、イギリスのオックスフォード（Oxford）のビーコンリミテッド（Vicon Limited）から商業的に入手可能なカメラシステム、およびカリフォルニアのサンタローザ（Santa Rosa）のモーション・アナリシス・コーポ（Motion Analysis Corp.）から商業的に入手可能なカメラシステムを含む。好適な位置参照システムの付加的な実施例および動作的な局面は、共通に所有される２００６年７月２４日に出願された「モーションキャプチャシステムを用いる閉ループフィードバック制御（Closed-Loop Feedback Control Using Motion Capture Systems）」という名称を有する米国特許出願番号（２００８−０１２５８９６ Ａ１）に記載される。

図５および図６は、それぞれ、開発システム４００の他のコンポーネントと関連するテストビークル４１０の拡大概略図および平面図である。図７は、開発システム４００の制御ボリューム４２２内における、動作中のテストビークル４１０を示す。図５に最もよく示されるように、この実施例では、テストビークル４１０は、複数のロータアセンブリ４１２と電源４１６（たとえばバッテリ）とに動作可能に結合されるオンボード制御部４１４を含む。各ロータアセンブリ４１２が引込む電流を電流センサ４１７が計測し、各ロータアセンブリ４１２の温度をサーミスタ４１８が監視する。特定の実施例では、テストビークル４１０は、サスカチュワン（Saskatchewan）のサスカトゥーン（Saskatoon）のドラガンフライ・イノベーションズ・Ｉｎｃ（Draganfly Innovations, Inc.）から商業的に入手可能なドラガンフライヤー・ＲＣ・ヘリコプター（Draganflyer RC helicopter）の改良バージョンである。

オンボード制御部４１４は、制御モジュール４６０に動作可能に結合される。制御モジュール４６０はテストビークル４１０上に配置されてもよく、または代替的には、テストビークル４１０から離れて位置決めされてもよく、ワイヤレス通信リンクを介してオンボード制御部４１４と通信してもよい。図５に示される実施例において、制御モジュール４６０は、通信コンポーネント４６６に結合される処理コンポーネント４６４に結合される健全性管理コンポーネント４６２を含む。処理および通信コンポーネント４６４，４６６は、いくらか重複する機能および性能を有してもよい。たとえば、ある特定の実施例では、処理コンポーネント４６４はデータ収集および相対的に低レベルのオンボード処理動作を行ない、通信コンポーネント４６６は相対的に高いレベルのオンボード処理動作および通信動作を行なってもよい。健全性管理および／または処理コンポーネント４６２，４６４は、電源４１６の電圧レベルと、電流センサ４１７および温度センサ４１８の出力とを監視するとともに、通信コンポーネント４６６への通信のためにテストビークル４１０から受取られる信号をバッファリング、フィルタリング、および調整するよう構成される。立ち代って、通信コンポーネント４６６は、これらのデータを開発システム４００のコマンドおよび制御コンポーネントに送信し、テストビークル４１０のさまざまなシステムおよびパラメータの健全性監視を可能にするよう構成される。ある特定の実施例では、処理コンポーネント４６４は、ロボスティックス・マイクロコントローラ（Robostix microcontroller）であってもよく、通信コンポーネント４６６はＣｏｎｎｅｘ４００ｘｍ−ｂｔプラットフォームであってもよい。これらは両方とも、カリフォルニアのポルトラバレー（Portola Valley）のガムスティックス・ｉｎｃ（gumstix inc.）から商業的に入手可能である。別の実施例では、図１３および図１４を参照して以下に記載されるように、マイクロコントローラ（たとえばロボスティックス・マイクロコントローラ）がプリント回路基板と組合されて、テストビークル４１０にオンボードでこれらの機能を与え得る。

図８は、図４の開発システム４００とともに用いるのに好適なコンピュータ装置５００の概略図である。より詳細には、コンピュータ装置５００は、メイン処理コンピュータ４０２として、またはアプリケーションコンピュータ４５０として、またはこれら両方として用いられてもよい。非常に基本的な構成において、コンピューティング装置５００は少なくとも１つの処理ユニット５０２とシステムメモリ５０４とを含む。コンピューティング装置５００の的確な構成およびタイプにより、システムメモリ５０４は揮発性（たとえばＲＡＭ）、不揮発性（たとえばＲＯＭおよびフラッシュメモリ）、またはこれら２つの何らかの組合せであってもよい。システムメモリ５０４は典型的には、オペレーティング
システム５０６と、１つ以上のプログラムモジュール５０８とを含み、プログラムデータ５１０を含んでもよい。

この開示に従った方法およびシステムの場合、プログラムモジュール５０８は、ここに記載される１つ以上のプロセスを実現する処理モジュール５０９を含んでもよい。ここに記載される他のモジュールもプログラムモジュール５０８の部分であってもよい。代替例として、処理モジュール５０９および他のモジュールは、オペレーティングシステム５０６の部分として実現されてもよく、またはそれはコンピューティング装置にインストールされるとともにシステムメモリ５０６とは別個の他のメモリ（たとえば非リムーバブルストレージ５２２）に記憶されてもよい。

コンピューティング装置５００は付加的な特性または機能を有してもよい。たとえば、コンピューティング装置５００はさらに、たとえば磁気ディスク、光学ディスク、またはテープといった付加的なデータ記憶装置（リムーバブルおよび／または非リムーバブル）を含んでもよい。このような付加的なストレージは、リムーバブルストレージ５２０および非リムーバブルストレージ５２２によって図８に示される。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読取可能命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータのような情報の記憶のための任意の方法または技術において実現される揮発性および不揮発性のリムーバブルおよび非リムーバブルの媒体を含んでもよい。システムメモリ５０６、リムーバブルストレージ５２０、および非リムーバブルストレージ５２２はすべてコンピュータ記憶媒体の例である。したがって、コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、もしくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多目的ディスク（digital versatile disk；ＤＶＤ）、もしくは他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、もしくは他の磁気記憶装置、または所望の情報を記憶するのに用いられ得るとともにコンピューティング装置５００によってアクセスされ得る任意の他の媒体を含むが、これらに限定されない。任意のこのようなコンピュータ記憶媒体は装置５００の部分であってもよい。コンピューティング装置５００はさらに、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、およびタッチ入力装置のような入力装置５２４を有してもよい。ディスプレイ、スピーカ、およびプリンタのような出力装置５２６も含まれてもよい。これらの装置は、当該技術において周知であり、詳細に論じられる必要はない。

コンピューティングシステム５００はさらに、当該装置をたとえばネットワークを介して他のコンピューティング装置５３０と通信させることを可能にする通信接続部５２８を含んでもよい。通信接続部５２８は通信媒体の一例である。通信媒体は典型的には、コンピュータ読取可能命令、データ構造、プログラムモジュール、または搬送波もしくは他の伝送メカニズムのような変調されたデータ信号における他のデータによって具現化され得、任意の情報送達媒体を含む。

ここで、さまざまなモジュールおよび技術が、１つ以上のコンピュータまたは他の装置によって実行される、プログラムモジュールのようなコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈において記載されてもよい。一般的には、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型を実現するためのルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。これらのプログラムモジュールなどは、ネイティブコードとして実行されてもよく、またはダウンロードされ、仮想マシンまたは他のジャスト・イン・タイム・コンパイル実行環境において実行されてもよい。典型的には、プログラムモジュールの機能は、さまざまな実施例において、所望のように組合されるかまたは分散されてもよい。これらのモジュールおよび技術の実現例は、なんらかの形態にあるコンピュータ読取可能媒体に記憶またはそれらをわたって送信されてもよい。

図９は、この発明の代替的な実施例に従った開発システムの健全性監視システム６００の概略的な全体図である。この実施例では、上述したように（図５）、テストビークル６１０が、ビークル制御部４１４、電源４１６、ロータアセンブリ４１２、ならびに電流および温度センセ４１７，４１８を含む。テストビークル６１０はさらに、処理コンポーネント６１４と通信コンポーネント６１６とを含む。処理コンポーネント６１４は、センサ４１７，４１８、慣性計測ユニット（ＩＭＵ）６１８、１つ以上のピエゾジャイロ６１９、またはテストビークル６１０の任意の他の所望のコンポーネントを含む、テストビークル６１０にオンボードのさまざまなコンポーネントから健全性監視データを受取る。処理コンポーネント６１４は、当該健全性監視データをフィルタリング、調整、およびバッファリングし、それを通信コンポーネント６１６に送信する。次いで、通信コンポーネント６１６はこの監視データをコマンドおよび制御コンポーネント６２０に送信する。上述したように、処理および通信コンポーネント４６４，４６６は、いくらか重複する機能および能力を有してもよい。たとえば、データ収集および相対的に低いレベルのオンボード処理動作を行なうのに処理コンポーネント４６４を用い、相対的に高いレベルのオンボード処理動作を行なうのに通信コンポーネント４６６を用いる。いくつかの実施例では、たとえば、処理コンポーネント６１４（またはコンポーネント６１６）は、ピエゾジャイロまたは他の安定性もしくはナビゲーション装置のようなオンボードセンサの機能的健全性の劣化について監視するために、カルマン・フィルタリング（Kalman filtering）または他のアルゴリズムを用いてもよい。

コマンドおよび制御コンポーネント６２０は、たとえばメイン処理コンピュータ４０２上またはアプリケーションコンピュータ４５０上（図４）を含む、開発システム内の任意の好適な位置に存在してもよい。コマンドおよび制御コンポーネント６２０は、開発システムの単一のコンポーネントもしくは部分上に存在してもよく、またはさまざまなコンポーネントにわたって分散してもよい。図９に示されるように、この実施例では、コマンドおよび制御コンポーネント６２０は、オンボードの通信コンポーネント６１６によって送信されるビークル情報を受取る安定化および制御プロセッサ６２２を含む。

図９にさらに示されるように、安定化および制御プロセッサ６２２は、受取ったビークル情報の少なくともある部分をガイダンスマネージャプロセッサ６２８に送信する。同様に、位置参照システム４２０は、制御ボリューム４２２内のテストビークル６１０のモーション情報をキャプチャし、モーションデータ処理コンポーネント６２１を用いてこの情報を処理し、モーションデータ（たとえばビークルまたはマーカ位置および方位）をガイダンスマネージャプロセッサ６２８に送信する。ガイダンスマネージャプロセッサ６２８は、モーションデータおよびビークル情報をラックコンピュータプロセッシングカード６５０に通信する。特定の実施例では、ラックコンピュータプロセッシングカード６５０はメイン処理コンピュータ４０２（図４）の部分である。

監視カメラ６６０がテストビークル６１０上に配置されてもよく、画像データ（たとえばコンポジットビデオ画像）をコマンドおよび制御コンポーネント６２０のカメラ受取り部６６２に送信してもよい。この画像データは次いでＰＣＩカード６６４に送信され、ＰＣＩカード６６４は画像データをラックコンピュータプロセシングカード６５０に出力する。

図９に示される実施例では、ラックコンピュータプロセッシングカード６５０は、ビークルタスクマネージャ処理コンポーネント６５２、ミッション計画処理コンポーネント６５４、およびＧＵＩ処理コンポーネント６５６を含む。ミッション計画処理コンポーネント６５４は、ＧＵＩ処理コンポーネント６５６を介して与えられる人間のユーザの入力に基づき、高レベルのミッションをテストビークル４１０に割当てるよう用いられる。この
ような「ミッション」の例は、制御ボリューム４２２の全体もしくは特定のサブボリューム内で、および／または別の目標またはテストビークル４１０（もしくはテストビークルのグループ）について、偵察、監視、または目標捕捉（ＲＳＴＡとも一般的に知られる）を行なうことを含む。ビークルタスクマネージャ処理コンポーネント６５２は、個々またはグループのビークルに対して特定の動作を割当て、より高いレベルのミッションの目的を達成するのに用いられる。このようなタスクの例は、以下の動作または挙動の１つまたはシーケンスを含む。すなわち、具体的な目標位置（すなわちウェイポイント（waypoint））への移動、方向センサを方向付ける、ベースへの帰還、緊急着陸、監視センサを活性化／非活性化する、特定されたデータの遠隔計測を行なう、ロボットエフェクタ（このようなものをテストビークル４１０が備えている場合）を操作する、テストビークルのグループの協調飛行（たとえばフロッキング）を行なうといったことである。ＧＵＩ処理コンポーネント６５６は、人間のユーザに、テストビークルの遠隔計測（たとえば監視カメラ６６０のビデオ画像）へのアクセスを提供し、当該人間のユーザが、ミッションを割当て、規定されたミッションについてテストビークル４１０の有効性を監視することを可能とし、かつ当該人間のユーザが、時間および／または安全を最重要視するコマンドを発行することに従事したままでいることを可能とする。

動作において、ラックコンピュータプロセッシングカード６５０、安定化および制御プロセッサ６２２、ならびにビークルガイダンスマネージャプロセッサ６２８が、テストビークル６１０から受取られたビークル情報と、位置参照システム４２０から受取られたモーションデータと、監視カメラ６６０から受取られた画像データとを分析し、テストビークル６１０を制御するのに必要である適切な安定性および制御信号を決定する。これらの安定性および制御信号は、安定性および制御プロセッサ６２２によって、ＰＣ−ｔｏ−ＲＣ（personal computer to remote controller；パーソナルコンピュータからリモートコントローラ）コンバータ６２４を介して遠隔制御ユニット６２６に送信される。遠隔制御ユニット６２６は、対応する制御信号をオンボードのビークル制御部４１４に送信する。立ち代って、オンボードのビークル制御部４１４は、適切なコマンド信号をテストビークル６１０のさまざまなコンポーネント（たとえばロータアセンブリ４１２など）に適切なコマンド信号を通信し、テストビークル６１０の所望の位置、速度、方向、姿勢、および安定性を維持する。

引続き図９を参照して、ラックコンピュータプロセッシングカード６５０は、データキャプチャおよび分析コンポーネント６７２を含む分析および表示コンポーネント６７０（たとえば、図４のアプリケーションコンピュータ４５０または図１のヒューマンインターフェイス１５０）に動作可能に結合される。データキャプチャおよび分析コンポーネント６７２は、リアルタイムの分析および表示またはその後の後処理のために、ラックプロセッシングカード６５０からビークル情報、モーションキャプチャデータ、および画像データを受取る。

コンポーネント６７０，６７２は、たとえばドイツのdSPACE GmbHのNovi, MI北アメリカ子会社のdSPACE Incから入手可能であるdSPACEリアルタイムハードウェア組込み高速プロトタイピングシステム（dSPACE real-time hardware-in-the-loop rapid prototyping system）を用いるリアルタイムハードウェア組込み高速プロトタイピングツールであってもよい。ここで、ビークルおよびシステムからのさまざまなセンサフィードバック信号ならびにコマンドおよび制御信号を有するビークルおよびシステム情報が、インターフェイスコネクタパネルを介して収集される。コネクタパネルは信号をリアルタイム処理ボードに送り、そこでデジタル信号処理のためにサンプリングおよびデジタル化される。当該ボードはさらに、リアルタイムでソフトウェア／ＰＣアプリケーションにインターフェイス接続されてもよい。カスタム開発された高速プロトタイピングツールは、組合されたリアルタイムデータキャプチャ、プレゼンテーション、飛行中および飛行後のデータ分析、な
らびに高速ビークルサブシステム／システム特性評価および調整を与えてもよい。これにより、サブシステムおよびシステムコンポーネントならびに関連するアルゴリズムの高速プロトタイピングおよび特性評価が可能になる。ある例として、モータ／ロータダイナミクスは、このコンポーネントを用いて、高速に特性評価および分析されている。高速特性評価結果の概要が、以下、図１２においてキャプチャされる。

図１０から図１２は、図９の分析および表示コンポーネント６７０によって与えられる代表的なスクリーンショットである。より具体的には、図１０はテストビークル６１０の位置および姿勢を示すスクリーン表示７００を示す。スクリーン表示７００の部分７０２は、テストビークル６１０の位置、姿勢、および進行方向のデジタル値を与える。第１のトレース７０４がテストビークル６１０の所望のミッションプロファイルを示すようプロットされ、第２のトレース７０６が、テストビークル６１０が追従する実際のミッションプロファイルを示すようプロットされる。したがって、分析および表示コンポーネント６７０は、テストビークル６１０のリアルタイムのビジュアル表示を提供し得るとともに、テスト時のコンポーネント（制御アルゴリズム）の性能の質的評価を与え得る。

図１１は、飛行テストの間、テストビークル６１０についての健全性監視情報のグラフを示すスクリーン表示７１０を示す。第１のグラフ７１２は、飛行時間に対する電源電圧のプロットを示す。第２のグラフ７１４は、温度センサ４１８によって計測されるロータアセンブリ４１２での温度のプロットを示す。第３のグラフ７１６は、電流センサ４１７が計測するロータアセンブリ４１２のプロットを示す。このように、分析および表示コンポーネント６７０は、飛行テストの間のテストビークル６１０の重要な健全性特性に関するリアルタイムの情報を提供し得、これにより有利なことに、テスト品質を向上させるとともに障害および関係するダウンタイムを低減し得る。

図１２は、この発明の実施例を用いるビークル開発テストの間、分析および表示コンポーネント６７０を用いて、監視、制御、および表示され得るさまざまなテストパラメータの多くのグラフを示す。より詳細には、第１および第２のグラフ７２０，７２２は、発泡性ブレードを有するロータアセンブリについてのモータパルス幅変調コマンドデューティサイクルステップ入力変化に対するスケーリングされたモータスピードおよび電流時間の応答のプロットを示し、これによりモータステップ応答特性が評価されることを可能にする。第３のグラフ７２４は同様のデータを７２２として示すが、ナイロンブレードを有するロータアセンブリについてである。第４のグラフ７２６は発泡性ブレードとナイロンブレードとの両方について、入力電流に対するモータスピードのプロットを示し、これによりモータスピード性能に対する異なるブレード材料のインパクトの評価を可能にする。同様に、第５および第８のグラフ７２８，７３４は、発泡性ブレードとナイロンブレードとの両方について、モータスピードに対する推力のプロットを示し、これにより推力性能に対する異なるブレード材料のインパクトの評価を可能にする。第６のグラフ７３０（第９のグラフ７３６とともに分析される場合）は、時間に対する温度の対応するプロットとともに、モータのデューティサイクルステップ入力に対するスケーリングされたデジタルフィルタされたモータスピードおよび電流応答のプロットを示すことにより、モータのサーモダイナミクス特性について評価がなされることを可能にする。これにより、特定のテスト飛行またはミッションプロファイルの間、ロータアセンブリ４１２の温度特性の評価が可能になる。第７のグラフ７３２は、交流モータドライバ回路について、ナイロンブレードを用いるモータのスケーリングされたモータスピードおよび電流応答のプロットを示す。もちろん、ビークル開発テストの間に対象となるさまざまなテストパラメータのさまざまな他のグラフが、分析および表示コンポーネント６７０を用いて監視、制御、および表示されてもよい。

図１３は、この発明の別の実施例に従ったテストビークル８１０の等尺図である。この
実施例では、テストビークル８１０は、処理コンポーネント（またはプリント回路基板、すなわちＰＣＢ）８７０上で小型化された健全性監視制御ボード８６０を含む。図１４は、図１３のテストビークル８１０の健全性監視制御ボード８６０および処理コンポーネント８７０の拡大正面図である。処理コンポーネント８７０は、さまざまなセンサ（たとえば電流センサ、温度センサ、センサなど）と、通信コンポーネント（ガムスティックスｉｎｃによる上述したＣｏｎｎｅｘコンポーネント）、ロータアセンブリ４１２を駆動するための関連する回路網とを含み、軽量であるとともに非常に実用的である非常に統合されたモジュールに上述した能力を与える。したがって、処理コンポーネント８７０および健全性監視制御ボード８６０は、開発システムのビークル８１０の各々の上に位置決めされてもよく、位置参照システムが決定した１つ以上の安定性および制御特性を通信ネットワークから受取ってもよく、対応するコマンド信号を分散（中央集中ではない）態様で計算してもよく、当該コマンド信号を閉ループフィードバックの態様でビークルの各々のオンボードの制御システムに通信してもよい。

上述した記載から、この発明に従ったシステムおよび方法の実施例は有利なことに、制御された環境において、さまざまなビークルおよびビークルコンポーネント（ハードウェアおよびソフトウェア）の高速開発およびテストを可能にし得る。新しいソフトウェアシステム、アビオニックスシステム、制御アルゴリズム、コンピュータハードウェアコンポーネント、センサ、飛行体コンポーネントおよび構成、ならびに対象の他の好適なパラメータといったビークルコンポーネントが、１つまたは複数のテストビークルに関連して、開発システムおよび方法を用いて高速かつ繰返しテストされ得る。この発明の実施例は、好適な実験室環境に適合するようスケーリングされ得、これにより新しいビークルおよびビークルコンポーネントのテストおよび開発が、高速で、効率よく、かつコスト効率よく行なわれることが可能になる。

この発明の好ましいおよび代替的な実施例が説明および記載されてきたが、上述したように、この発明の精神および範囲から逸脱することがなければ多くの変更が可能である。したがって、この発明の範囲は、これらの好ましい実施例および代替的な実施例の開示によって限定されない。その代わり、この発明は特許請求の範囲を参照して、全体的に判断されるべきである。

Claims (5)

1. １つ以上のビークルを動作させるためのシステムであって、
   制御ボリュームに対して動作可能に配置される複数の計測装置を含む位置参照システムであって、前記制御ボリューム内で前記１つ以上のビークルが動作する際に、前記１つ以上のビークルの１つ以上の安定性および制御特性を反復的に計測するよう構成された位置参照システムと、
   反復的に計測される１つ以上の安定性および制御特性を前記位置参照システムから受取り、前記位置参照システムからの前記反復的に計測される１つ以上の安定性および制御特性に基づき対応するコマンド信号を決定し、閉ループフィードバックの態様で前記１つ以上のビークルの前記１つ以上の安定性および制御特性を制御するために前記対応するコマンド信号を前記制御ボリューム内で動作する前記１つ以上のビークルに送信するよう構成される制御アーキテクチャとを備え、
   前記制御アーキテクチャは、
   １つ以上のシミュレートビークルをシミュレートし、前記１つ以上のシミュレートビークルのシミュレートされた特性に少なくとも部分的に基づき前記対応するコマンド信号を決定するよう構成されたシミュレーションコンポーネントと、
   前記１つ以上のビークルから健全性監視情報であって、オンボードビークル推進システムの特性と、オンボード電源システムの特性と、オンボードセンサシステムの機能劣化との少なくとも１つを含む健全性監視情報を受取り、前記健全性監視情報に基づき健全性状態を評価するよう構成される健全性監視コンポーネントとを備え、
   前記１つ以上のビークルの前記健全性監視情報、または、前記シミュレーションコンポーネントによって与えられるシミュレートされた健全性データに少なくとも部分的に基づき、前記対応するコマンド信号を決定するよう構成されている、システム。
2. 前記制御アーキテクチャは、
   前記位置参照システムに動作可能に結合される少なくとも１つの通信ネットワークと、
   前記少なくとも１つの通信ネットワークに動作可能に結合されるとともに前記コマンド信号を計算するよう構成されるメイン処理コンポーネントと、
   前記少なくとも１つの通信ネットワークに動作可能に結合されるとともに、前記メイン処理コンポーネントから前記コマンド信号を受取り、前記コマンド信号を前記１つ以上のビークルによる利用のために好適なフォーマットに再調整し、かつ再調整したコマンド信号を前記１つ以上のビークルに送信するよう構成される１つ以上の制御モジュールとを含む、請求項１に記載のシステム。
3. １つ以上のビークルを制御ボリューム内で動作させる方法であって、
   前記制御ボリューム内で前記１つ以上のビークルが動作する際に、前記制御ボリュームに対して動作可能に配置される複数の計測装置を含む位置参照システムを用いて、前記１つ以上のビークルの１つ以上の安定性および制御特性を反復的に計測するステップと、
   計測される１つ以上の安定性および制御特性を前記位置参照システムから受取るステップと、
   前記位置参照システムを用いて計測される前記１つ以上の安定性および制御特性に基づきコマンド信号を決定するステップと、
   １つ以上のシミュレートビークルをシミュレートし、前記１つ以上のシミュレートビークルのシミュレートされた特性に少なくとも部分的に基づき前記コマンド信号を決定するステップと、
   前記１つ以上のビークルの健全性監視情報であって、オンボードビークル推進システムの特性と、オンボード電源システムの特性と、オンボードセンサシステムの機能劣化との少なくとも１つを含む健全性監視情報、または、シミュレートされた健全性データに少なくとも部分的に基づき、前記コマンド信号を決定するステップと、
   閉ループフィードバックの態様で前記１つ以上のビークルの前記１つ以上の安定性および制御特性を制御するよう、前記コマンド信号を前記制御ボリューム内で動作する前記１つ以上のビークルに送信するステップとを備える、方法。
4. 計測される１つ以上の安定性および制御特性を受取るステップは、少なくとも１つの通信ネットワークを用いて、前記計測される１つ以上の安定性および制御特性を受取るステップを含み、
   コマンド信号を決定するステップは、前記少なくとも１つの通信ネットワークに動作可能に結合されるメイン処理コンポーネントを用いてコマンド信号を決定するステップと、
   前記コマンド信号を前記１つ以上のビークルによる利用のために好適なフォーマットに再調整するステップとを含み、
   前記コマンド信号を前記１つ以上のビークルに送信するステップは、再調整したコマンド信号を前記１つ以上のビークルに送信するステップを含む、請求項３に記載の方法。
5. 計測される１つ以上の安定性および制御特性を受取るステップは、少なくとも１つの通信ネットワークを用いて、前記計測される１つ以上の安定性および制御特性を受取るステップを含み、
   コマンド信号を決定するステップは、
   前記計測される１つ以上の安定性および制御特性を、前記通信ネットワークから、前記ビークルの関連するものの上に位置決めされるオンボード処理コンポーネントへと受取るステップと、
   前記オンボード処理コンポーネントを用いて、前記ビークルの関連するものについて前記コマンド信号を計算するステップとを含む、請求項３に記載の方法。