JP6748102B2 - マシンからマシンへのターゲットを維持するポジティブ識別 - Google Patents

マシンからマシンへのターゲットを維持するポジティブ識別 Download PDF

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Description

発明者:アンドリュー・マーティン、マック・ピーブルズ、チャック・ベイカー、デイジー・ワン、ケヴィン・アギラ、マシュー・ハンナ、ブライアン・ヤング、エリック・ソーンボーガー、及びエリック・アガード
関連出願の相互参照
本出願は、2015年3月25日に出願された米国仮特許出願第62/138,305号の優先権と利益を主張するものであり、その内容は全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、無人航空システム(UAS)に関し、より詳細には、UASのターゲット識別に関する。
無人航空機(UAS)には、1またはそれ以上の地上制御システム(GCS)で1人または複数のオペレータによって遠隔制御される無人航空機(UAV)が含まれる。捕捉(enagement)の制限規則は、ターゲットのポジティブ識別(PID)が識別時から最終接触まで維持されることが必要である。
本発明のいくつかの実施例は、第1の航空機上の第1の映像センサによって潜在的なターゲット座標に関するシーンの第1の映像をキャプチャするステップと、第1の航空機から第1の映像および関連する潜在的なターゲット座標を送信するステップと、プロセッサと通信する第1のディスプレイ上で前記第1の映像を受信するステップであって、前記プロセッサは前記潜在的なターゲット座標も受信するステップと、前記第1のディスプレイ上の前記第1の映像を見ることに応じて、第2の航空機のための実際のターゲット座標となる潜在的なターゲット座標を選択するステップと、第2の航空機を前記実際のターゲット座標に導くステップとを含み、ここで前記実際のターゲット座標に対応するターゲットのポジティブ識別は、前記実際のターゲット座標の選択時から維持される。さらなる例示的な方法の実施例は、第2の映像センサを有する第2の航空機を発進させることを含んでもよい。
さらなる例示的な方法の実施例は、前記実際のターゲット座標の周辺に第1の航空機を周回させて、第1の映像センサの視界(FOV)を前記実際のターゲット座標の周りに維持することを含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例は、第2の映像センサによってシーンの第2の映像をキャプチャし、当該第2の航空機が実際のターゲット座標に近づくにしたがって前記第1のディスプレイ上で前記第2の映像を受信することを含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例では、ターゲットのポジティブ識別を維持するステップは、前記第2の航空機が前記実際のターゲット座標に接近していることを確認するために、前記プロセッサのユーザによって、前記第1のディスプレイ上で前記受信したシーンの第1の映像と前記受信したシーンの第2の映像とを比較するステップを含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例は、前記第1の映像および第2の映像を前記第1のディスプレイ上で見ることに応じて、前記第2の航空機によってターゲット上の最終ホーミングモードを選択するステップを含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例では、前記最終ホーミングモードは、前記第2の航空機のターゲットへの衝突、前記第2の航空機によって展開された搭載物のターゲットへの衝突、および前記第2の航空機によって展開されたマーカーのターゲットへの衝突のうちの少なくとも1つをさらに含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例は、前記第1のディスプレイ上で前記第1の映像を見ることに応じて、衝突後のターゲットの状態を確認することを含んでもよい。
さらなる例示的な方法の実施例は、前記第1の航空の第1の映像センサによって新たな潜在的なターゲット座標についての新たなシーンの第1の映像をキャプチャするステップと、前記第1の航空機から前記第1の映像および関連する新たな潜在的なターゲット座標を送信するステップと、前記プロセッサと通信している前記第1のディスプレイ上で前記第1の映像を受信するステップであって、前記プロセッサは前記新たな潜在的なターゲット座標も受信するステップと、前記第1のディスプレイ上の前記第1の映像を見ることに応じて、前記第3の航空機に対する新たな実際のターゲット座標になるように前記新たな潜在的なターゲット座標を選択するステップと、第3の航空機を新たな実際のターゲット座標に導くステップとを含み、前記新たな実際のターゲット座標に対応する新たな目標のポジティブ識別は新たな実際のターゲット座標の選択時から維持される。さらなる例示的な方法の実施例では、選択された潜在的なターゲット座標は、キャプチャされた第1の映像の視野中心(CFOV)に対応する地理座標、および/またはキャプチャされた第1の映像の視野(FOV)内の画素に対応する地理座標であってもよい。
別の例示的な方法の実施例は、地上制御システム(GCS)によって、第1の航空機からの第1の映像ストリームおよび当該第1の映像ストリームに関連する潜在的な目標設定座標を受信するステップと、GCSによって、実際のターゲット座標としてターゲットに対応する潜在的なターゲット座標を選択するステップと、GCSによって、第2の航空機からの第2の映像ストリームを受信するステップと、GCSによって、前記第2の航空機を実際のターゲット座標に向けて案内するステップとを含み、GCSによって前記実際のターゲット座標の選択から前記ターゲットのポジティブ識別が維持される。
さらなる例示的な方法の実施例は、GCSによって、第2の航空機によるターゲット上の最終ホーミングモードを選択するステップを含むことができる。さらなる例示的な方法の実施例では、最終ホーミングモードは、第2の航空機によるターゲットの衝突、第2の航空機によって展開された搭載物によるターゲットへの衝突、および第2の航空機によって展開されたマーカーによるターゲットの衝突のうちの少なくとも1つを含む。さらなる例示的な方法の実施例は、GCSを介して、第1の航空機から受信した第1の映像ストリームを介して衝突後のターゲットの状態を確認するステップを含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例は、GCSによって、新たな実際のターゲット座標として新たなターゲットに対応する新たな潜在的なターゲット座標を選択するステップと、GCSによって、第3の航空機からの第3の映像ストリームを受信するステップと、GCSによって、第3の航空機を新たな実際のターゲット座標に向けて案内するステップとを含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例では、選択された潜在的なターゲット座標は、受信された第1の映像ストリームの視野中心(CFOV)、および/または、受信された第1の映像ストリームの視野(FOV)内の画素に対応する地理座標に対応する地理座標である。
例示的なシステム実施例は、第1のプロセッサを含み、第1の映像ストリームおよび当該第1の映像ストリームに関連する潜在的な目標設定座標を送信するように構成された第1の航空機と、第2の映像ストリームを送信するように構成された第2のプロセッサを備える第2の航空機と、第3のプロセッサを備える第1の地上制御システム(GCS)であって、前記第1の航空機を案内するように構成された第1のGCSと、第4のプロセッサを含む第2の地上制御システム(GCS)とを具え、この第2のGCSは、前記第1の映像ストリーム、前記第1の映像ストリームに関連する前記潜在的なターゲット座標、および前記第2の映像ストリームを受信し、ターゲットに対応する潜在的なターゲット座標を実際のターゲット座標として選択し、前記第2の航空機を前記実際のターゲット座標に向けて案内することができ、ここで前記第2のGCSによって前記実際のターゲット座標の選択から前記ターゲットのポジティブ識別が維持される。
さらなる例示的なシステムの実施例では、第1のGCSは、第1の映像ストリームを受信してもよい。さらなる例示的なシステムの実施例では、第1のGCSは、第1の航空機を案内し、第1の映像ストリームを受信するための第1のデジタルデータリンク(DDL)を含んでもよい。さらなる例示的なシステム実施例では、第2のGCSは、第1の映像ストリーム、第1の映像ストリームに関する潜在的なターゲット座標、および第2の映像ストリームを受信し、第2の航空機を実際のターゲット座標に導く第2のDDLを含んでもよい。さらなる例示的なシステムの実施例では、選択された潜在的なターゲット座標は、第1の映像ストリームの中心視野(CFOV)、および第1の映像ストリームの視野(FOV)の画素のうちの少なくとも1つに対応する地理座標であってもよい。さらなる例示的なシステム実施例では、第2のGCSは、第4のプロセッサと通信するグラフィカルユーザインタフェース(GUI)をさらに備え、GUIは、第1の映像ストリームおよび第2の映像ストリームを表示するように構成される。さらなる例示的なシステムの実施例では、第2のGCSのGUIは、第1の航空機の位置、第2の航空機の位置、第1の航空機の第1の映像ストリームのCFOV、および第2の航空機の第2の映像ストリームのCFOVを含むマップを表示してもよい。さらなる例示的なシステムの実施例では、第2のGCSは、第2の航空機によるターゲットへの最終ホーミングモードを選択することができ、最終ホーミングモードは、第2の航空機によるターゲットへの衝突、第2の航空機によって展開された搭載物によるターゲットへの衝突、および第2の航空機によって展開されたマーカによるターゲットへの衝突を含み、衝突後に第1の航空機から受信した第1の映像ストリームを介してターゲットの状態を確認してもよい。
別の例示的な方法の実施例は、地上制御システム(GCS)が、第1の航空機からの第1の映像ストリームおよび第1の映像ストリームに関連する潜在的なターゲット座標を受信するステップと、GCSが、ターゲットに対応する潜在的なターゲット座標を実際のターゲット座標として選択するステップと、GCSが、前記複数の航空機のうちの前記ターゲットに最も近い前記第2の航空機からの第2の映像ストリームを受信するステップと、GCSが、複数の航空機のうちの第2の航空機を実際のターゲット座標に向けて案内するステップとを含み、ここでターゲットのポジティブ識別が、実際のターゲット座標の選択時からGCSによって維持される。
さらなる例示的な方法の実施例は、GCSが、第2の航空機によるターゲットへの最終ホーミングモードを選択するステップを含むことができる。さらなる例示的な方法の実施例では、最終ホーミングモードは、第2の航空機によるターゲットの衝突、第2の航空機によって展開された搭載物によるターゲットへの衝突、および第2の航空機によって展開されたマーカーによるターゲットへの衝突のうちの少なくとも1つを含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例は、GCSを介して、第1の航空機から受信した第1の映像ストリームを介して衝突後のターゲットの状態を確認するステップを含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例は、GCSが、複数の航空機のうちの第3の航空機を実際のターゲット座標に向けて案内するステップを含んでもよい。さらなる例示的な方法の実施例では、複数の航空機は、実際のターゲット座標が選択されるまで、予め設定された領域の周りを徘徊している。さらなる例示的な方法の実施例では、複数の航空機の各航空機は、設定された時間だけ離間された状態で、実際のターゲット座標に向かって案内された第2の航空機を追随する。
図面の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本発明の原理を説明することに重点が置かれている。同じ参照番号は、異なる図を通して対応する部分を示す。実施例は、添付図面の図において限定ではなく例として示されている。
図1Aは、1またはそれ以上の地上制御システム(GCS)に情報を送信する第1の航空機を有する無人航空システム(UAS)の実施例を示す図である。 図1Bは、第1の航空機によって識別されたターゲットの選択後に発射される第2の航空機を有するUASの実施例を示す。 図1Cは、第1の航空機がターゲットのポジティブ識別を維持しつつ、第1の航空機によって識別されたターゲットを第2の航空機で見るUASの実施例を示す。 図1Dは、第1の航空機が目標のポジティブ識別を維持しつつ、第2の航空機が「コミット」モードに入りターゲットに向かって移動するUASの実施例を示す。 図1Eは、ターゲットが第2の航空機によって破壊され、第1の航空機が、ターゲット命中の視覚的確認を1またはそれ以上のGCSに送信するUASの実施例を示す。 図2は、送信された情報および/または映像を閲覧し、受信した情報および/または映像に基づいてターゲット座標を選択するためのユーザインタフェースを有する実施例の例示的なGCSを示す。 図3は、第1の航空機を制御する第1のGCSと、第2の航空機を制御する第2のGCSとの間の例示的な接続を示す図である。 図4Aは、ターゲットのポジティブ識別を維持しながら、2またはそれ以上の航空機でターゲットを識別、排除、および命中を確認するための方法の実施例の例示的な機能ブロック図を示す。 図4Bは、ターゲットのポジティブ識別を維持しながら、2またはそれ以上の航空機でターゲットを識別、排除、および命中を確認するための方法の実施例の例示的な機能ブロック図を示す。 図4Cは、ターゲットのポジティブ識別を維持しながら、2またはそれ以上の航空機でターゲットを識別、排除、および命中を確認するための方法の実施例の例示的な機能ブロック図を示す。 図5は、ターゲットが識別され、ターゲットに関する実際のターゲット座標が選択されるまで、複数の航空機が徘徊しているUASの一実施例を示す。 図6は、単一のターゲットに複数の航空機が誘導されるUASの実施例を示し、単一のターゲットに誘導された各航空機は、1人のオペレータが衝突時に後続の航空機の制御に切り替えることができるように、自動的に間隔が空けられている。 図7は、GCSおよび/または1以上のUASの演算デバイスの実施例の例示的なトップレベル機能ブロック図を示す。
本発明は、第1の地上制御システム(GCS)で第1のオペレータに操作される第1の航空機が、映像ストリームおよびキャプチャされた当該映像ストリームに関する地理的座標を含むシーンについての情報を捕捉することを可能にする。第1の航空機からの映像ストリームは、暗号データとして1またはそれ以上のGCSに送信されてもよい。第2のGCSの第2のオペレータが、ディスプレイ、例えばグラフィカルユーザインタフェース(GUI)上で、転送された映像ストリームを閲覧し、映像ストリーム上のターゲット位置に対応するGUI上のターゲット座標を選択することができる。ターゲット位置は、映像の視野中心(CFOV)または視野(FOV)内の任意の画素であってもよい。ターゲット位置は航空機映像ストリーム内の任意の画素の地理座標であってもよい。任意の所与の画素の地理的位置は、CFOV座標および映像の四隅の座標から補間されてもよい。第2の航空機は、第2のオペレータによって選択されたターゲット座標に向けて発射され誘導される。第1の航空機は目標のポジティブ識別(PID)を維持し、他方で第2の航空機が、選択されたターゲット座標に向けて誘導される。第2の航空機は、選択されたターゲット座標でターゲットに衝突するために使用され得る。第1の航空機からの映像ストリームを使用して、ターゲットに命中したことを確認し、ターゲットの損傷の程度を確認することができる。第1の航空機は、追加の目標を探すためにさらに徘徊を継続してもよい。
図1Aは、1のシーンに関する情報をキャプチャしている第1の航空機100を有する無人航空システム(UAS)の実施例を示す。この情報は、映像ストリームと、当該映像ストリームに関するターゲット座標とすることができる。例えばカリフォルニア州モンロビアのAeroVironment,Inc.によって製造されたPuma、Raven、Wasp、またはShrikeといった第1の航空機100が、第1の映像センサを有する第1のカメラ102を有し、これは第1のオペレータがカメラを地上104の複数の場所に向けられるようにジンバルに搭載されてもよい。第1の航空機100および/または第1のカメラ102は、第1のGCS106と第1の航空機100との間で送信される1以上の信号を介して第1のGCS106で第1のオペレータ101によって制御され得る。第1のカメラ102は、キャプチャされた映像ストリームの中心に視野中心(CFOV)110を有する視野(FOV)108を有し得る。第1の航空機100の位置、第1のカメラ102の位置、および/またはさらなる詳細情報を用いて、CFOV110の地理的位置と、第1のカメラ102のFOV108内の任意の画素の地理的位置とを、潜在的なターゲット座標として継続的に計算してもよい。潜在的なターゲット座標は、航空機100上で計算され、および/または映像ストリームのメタデータとして1以上のGCS(106、112)に送信される。いくつかの実施例では、航空機100からのデータは1以上のGCS(106、112)に送信され、これら1以上のGCS(106、112)が潜在的なターゲット座標を計算してもよい。映像ストリームおよび潜在的なターゲット座標は、第1のGCS106および第2のGCS112などの1以上のGCSに送信(105、111)されてもよい。第2のGCS112の第2のオペレータ113は、ターゲット114が識別されるまで、第1の航空機100から転送された映像ストリーム111をモニタしてもよい。ターゲット114が識別されると、第2のオペレータ113が、第2のGCS112の入力、例えば第1の航空機100からの映像ストリームを示すモニタを有するGUI上のボタンを介して、そのターゲット114に関する潜在的なターゲット座標を選択することができる。潜在的なターゲット座標は、CFOV110または映像ストリームのFOV内の任意の画素であってもよい。潜在的なターゲット座標が選択されると、それがターゲット114に関する実際のターゲット座標となる。ターゲット114は静止していても移動していてもよい。ターゲットが移動している場合、移動ターゲット114の新たな位置、第1のカメラ102の新たなCFOV110、および/またはカメラ102のFOV108内でのターゲット114の新たな位置に対応する新たな実際のターゲット座標が選択される。いくつかの実施例では、ターゲット座標は、移動ターゲット114および/または第1のカメラ102の移動するCFOV110とともに適応的に移動してもよい。
図1Bは、図1AのUASの一実施例を示しており、第2のGCS112での第2のオペレータ113によるターゲット座標の選択に応答して、例えばカリフォルニア州モンロビアのAeroVironment,Inc.によって製造されたSwitchblade(登録商標)といった第2の航空機116がランチャー120によって発射される(118)。いくつかの実施例では、第2の航空機116は、第2のオペレータ113または別の人間によって手で発射されてもよい。実際のターゲット座標が利用可能になると、第1の航空機100が、例えばターゲット114を第1のカメラ102のFOV108内に維持することによってターゲット114のPIDを維持しつつ、第2の航空機116が、ターゲット114に関する実際のターゲット座標に向けて誘導される。第1の航空機100は、第1のカメラ102のFOV108がターゲット114上に維持されるように、設定された領域に誘導され、および/または、旋回、ホバー、および/または留まるように自動操縦が設定される。いくつかの実施例では、第2の航空機116は、ターゲット座標が選択されたときに既に飛行中であってもよい。他の実施例では、第2の航空機116は、第1の航空機100から発射されてもよい。
図1Cは、図1A−1BのUASの一実施例を示しており、第1の航空機100がターゲット114のPIDを維持しつつ、第2の航空機116がターゲット114に向けて飛行している。第2の航空機116がターゲット114に向かって誘導される合間に、第2のオペレータ113は、第2のGCS112を介して、第1の航空機100からの送信映像ストリーム111をモニタすることができる。第2のオペレータ113はまた、第1の航空機116と第2のGCS112間で通信される1以上の信号122を介して、第2の航空機116からの第2のカメラによる映像ストリームをモニタすることができる。第2のオペレータ113は、第1の航空機100と第2の航空機116の双方から送信される映像ストリームを、第2のGCS112で同時に見ることができる。ターゲット114が両方のカメラのFOV(108、124)内にあるとき、PID移転が行われ、第2のオペレータ113は、ミッションの完了までPIDを維持するために、第2のカメラのFOV124に集中することができる。ターゲット114が第2の航空機116の第2のカメラのFOV124内に入ると、第2のオペレータ113は、第2の航空機116を「コミット」モードにすることができる。
図1Dは、図1A−1CのUASの一実施例を示しており、第2の航空機116と第2のGCS112との間で送信された1以上の信号122を介して第2の航空機116が「コミット」モードとなり、ターゲット114の実際のターゲット座標に向けて最終ホーミングに入る。第2の航空機116は、「コミット」モードでは、第2のオペレータ113は、第2の航空機116をターゲット114に向けて誘導する。ターゲット114のPIDは、第1の航空機100によって維持される。いくつかの実施例では、第2の航空機116はターゲット114に接触せず、代わりにターゲット114と接触しうる搭載物および/またはペイントなどのマーカーを展開してもよい。
図1Eは、図1A−1DのUASの一実施例を示し、例えば、爆発性の積載物を積んだ第2航空機との接触によって、ターゲット115が破壊されている。第1の航空機100は、ターゲット座標の選択(図1A参照)から、ターゲット115の破壊および/またはPID移転を介して、最初の識別からターゲット115のPIDを維持する。第1の航空機100は、第1のカメラ102のFOV108のシーンを観測し、この映像ストリームを、第1のGCS106と第2のGCS112といった1以上のGCSに送信する(105、111)。ターゲット115の破壊は、それぞれのGCS(106、112)を介して第1のオペレータ101および/または第2のオペレータ113によって検証されてもよい。第1の航空機100は、新たなターゲット124が識別されるまで、映像ストリームおよび潜在的なターゲット座標を1以上のGCS(106、112)に送信し続ける(105、111)。新たなターゲット124は、第1の航空機の第1のカメラ102のFOV108内にあってもよい。新たなターゲットは、第1の航空機100の第1のカメラ102のFOV108の外側にあってもよく、第1のオペレータ101は、第1の航空機100および/または第1のカメラ102を制御して、新たなターゲット124を探し当ててもよい。新たなターゲット124が同定されると、第3の航空機が、第2のGCS112を介して新たなアクティブなターゲット座標に向けて発射および/または誘導されてもよい。このプロセスが、さらなる航空機がなくなり、および/または、すべてのターゲットが排除されるまで継続される。いくつかの実施例では、追加のGCSおよび/または航空機を使用して、ターゲットを同定および/または排除してもよい。他の実施例では、単一のGCSを使用して複数の航空機を制御してもよい。第1の航空機を使用して潜在的なターゲット座標を特定し、潜在的なターゲット座標を実際のターゲット座標として選択することができる。この第1の航空機は、例えばターゲットの上を自動的に周回あるいはそうでなくてもホバリングして実際のターゲット座標のFOVを維持し、同時にオペレータが第2の航空機を実際のターゲット座標へ飛ばしてもよく、ここでPIDは潜在的なターゲット座標の選択時からターゲットの最終衝突時まで維持される。
図2は、演算デバイス204、例えば、プロセッサおよびアドレス指定可能メモリを有するラップトップまたはタブレットコンピュータ(図7参照)のGUI202を有する例示的なGCSの実施例200を示し、これは例えば第1の航空機206と第2の航空機208といった1以上の航空機から送信された情報を閲覧し、受信された送信情報に基づいてターゲット座標を選択するものである。第1の航空機206は第1のGCS(図1A、106参照)によって制御され、この第1の航空機は、1のシーン、例えば映像ストリームおよびこのキャプチャされた映像ストリームに関する地理座標、についての情報を送信してもよい。第1の航空機206からの送信情報210は、第1のデジタルデータリンク(DDL)212、例えばポケットDDLによって受信されてもよい。第1のDDL212は、例えばUSBおよび/またはイーサネット(登録商標)ケーブルによって演算デバイス204に接続されてもよい(214)。
演算デバイス204は、第1の航空機206の位置218と、第2の航空機の位置220と、「+」として表示される第1の航空機206のCFOV222と、「x」として表示される第2の航空機224のCFOVと、実際のターゲット座標226と、第2の航空機208のエントリ地点228と、当該エントリ地点228から実際のターゲット座標226までの第2の航空機の方向230とを示すマップ216を表示することができるGUI202のようなディスプレイを具えてもよい。いくつかの実施例では、マップ216はまた、各航空機のFOVを表示してもよい。第2の航空機の最終フェーズオペレーションにて、例えば5ノット以上といった顕著な風がある場合、第2の航空機は、実際のターゲット座標226および風下から、オペレータが選択可能な最小距離、例えばターゲットから風下側に1000メートル離れたエントリ地点228を選択することができる。いくつかの実施例では、このエントリポイントは、オペレータの追加入力を必要とせずに演算デバイス204によって自動的に選択されてもよい。エントリ地点228から実際のターゲット座標226に近づくと、実際のターゲット座標226に対する第2の航空機208の精度および/または操縦性を向上させることができる。
GUI202はまた、第1の航空機206によって送信された映像210からの第1の映像ストリーム232を表示してもよい。オペレータは、第1の映像ストリーム232内に所望のターゲットが現れるまで、この第1の映像ストリーム232を見ることができる。その後オペレータは、例えば、カリフォルニア州モンロビアのAeroVironment,Inc.のFalconViewツールバー(FVTB)であるツールバー234への1以上のオプションを介して、ユーザインターフェースを介して、および/またはタッチインターフェースを介して、第1の映像ストリーム232のCFOVおよび/またはFOV内の任意の画素を、ターゲット座標として選択する。いくつかの実施例では、オペレータは、映像ストリームの任意の部分をターゲット座標に選択することができる。オペレータが潜在的なターゲット座標を選択すると、それは実際のターゲット座標226になる。第1の航空機206から送信され(210)、第1のDDL212に受信された情報は、オペレータが見た第1の映像ストリーム232のCFOVおよび/またはFOVの任意の画素に関する地理的情報を含んでいる。実際のターゲット座標226がアクティブになると、オペレータは第2の航空機208を発進させ(図1B、118参照)、および/または、すでに飛行中の第2の航空機208を制御する。第2のDDL236と第2の航空機208との間で送信される1以上の信号234を使用して、第2の航空機208を制御するとともに、第2の航空機208からの映像ストリームが受信される。第2のDDL236は、演算デバイス204および/または第2の航空機コントローラ242に接続可能なハブ240に接続されてもよい。
GUIは、第2航空機208によって送信された映像234からの第2の映像ストリーム244を表示してもよい。実際のターゲット座標226がアクティブであり、第2の航空機208が飛行中である場合、オペレータは第1の航空機206と第2の航空機208の双方の映像ストリーム(232、244)を見るようにしてもよい。両方の映像ストリーム(232、244)を用いると、第2の航空機208を実際のターゲット座標226に導くオペレータが、第2の航空機コントローラ242を使用して、ターゲットのPIDを、潜在的なターゲット座標の最初の選択時からターゲットへの最終衝突まで維持することができる。いくつかの実施例では、映像ストリーム(232、244)は、単一の画面および装置、および/または複数の画面および/または装置に、互いに近接して表示させることができる。
図3は、第1の航空機304を制御する第1のGCS302と、第2の航空機308を制御する第2のGCS306との間の例示的なGCSの実施例300を示す。いくつかの実施例では、複数のGCSを地理的に離して、例えばイーサネットおよび/またはUSBケーブルを介して直接接続することができない場合がある(図2参照)。複数のGCSを利用することは、ターゲットの同定から当該ターゲットへの最終衝突までの時間を短縮するのに有用であり得る。他の実施例では、複数のGCS(302、306)を、それらが直接接続できるほど十分に地理的に近接させて配置し、第1の航空機304および/または第2の航空機308によって送信される情報(310、312)を、例えばポケットDDL(図2、212参照)などの追加のDDLを必要とすることなく共有してもよい。いくつかの実施例では、単一のDDLを使用して、2つ以上の航空機間で、映像ストリーム、映像ストリームに関連する潜在的なターゲット座標、および/または1以上の航空機制御などのデータを受信および/または送信することができる。
例えば映像ストリームやキャプチャされた映像ストリームに関する地理的座標といった情報が、第1の航空機から、第1のGCS302の第1のDDL314へと送信される。第1のDDL314は受信情報を、例えばラップトップまたはタブレットコンピュータである第1の演算デバイス316に送信する。第1の演算デバイス316は、USBケーブルなどケーブルによって第1のアダプタボックス318に接続されてもよい。第1のアダプタボックス318は、例えば長さ100メートルまでのイーサネットケーブルであるイーサネットケーブル322によって第2のアダプタボックス320に接続されてもよい。第2のアダプタボックス320は、USBケーブルなどのケーブルによって第2の演算デバイス324に接続される。これらのアダプタボックス(318、320)は、USBをイーサネットに、またはその逆に変換するために使用することができる。第2の演算デバイス324のオペレータは、第1の航空機304によってキャプチャされた映像ストリームを見て、その映像ストリームに基づいて潜在的なターゲット座標を選択することができる(図2参照)。第2の演算デバイス324のオペレータは、第2の航空機308から第2のGCS306の第2のDDL326に送信され、次いで第2の演算デバイス324に送信される映像ストリームを受信してもよい。
また、図4A−4Cは、最初の識別から最終確認(400、401、403)までターゲットのポジティブ識別を維持しながら、2つの航空機によってターゲットを識別し、排除し、損害を確認するための方法の実施例の例示的な機能ブロック図を示す。符号AとBは、図4A−4Cのステップ間の接続を示すために用いられている。第1の航空機の第1のオペレータは、第1の地上制御システム(GCS)を介して第1の航空機に設けられた第1のカメラを介して潜在的なターゲットの映像をキャプチャする(ステップ402)。オペレータは、第1のGCSを介して、第1の航空機の第1のカメラをターゲット上に維持してPIDを維持する(ステップ404)。第1の航空機は、第1のカメラからの映像ストリームと、当該第1の映像ストリームに関する潜在的なターゲット座標を送信する(ステップ406)。潜在的なターゲット座標は、メタデータとして映像ストリームに埋め込まれてもよく、シーン全体にわたってCFOVの変化に伴い継続的に更新されてもよい。第2のオペレータは、第2のGCSを介して、第1の映像ストリームと、当該第1の映像ストリームに関する潜在的なターゲット座標を第1の航空機から受信する(ステップ408)。第2のオペレータは、第2のGCSを介して、潜在的なターゲット座標を実際のターゲット座標として選択する(ステップ410)。いくつかの実施例では、第2のオペレータが新たなターゲット、例えば最初に選択されたターゲットよりも重要度の高いターゲットを同定した場合に、第2のオペレータは新たな実際のターゲット座標を選択することができる。第2のカメラを有する第2の航空機が発射される(ステップ412)。第2のオペレータが第2の航空機を発射してもよいし、別の人間が発射前チェックリストを実行して第2の航空機を発進させてもよい。いくつかの実施例では、第2の航空機はすでに飛行中であり、第2のオペレータが第2の航空機に切り替え、および/または制御し続けてもよい。第2の航空機は、第1のGCSおよび/または第2のGCSを介して発射され得る。第2の航空機は、第2のカメラから第2の映像ストリームを送信する(ステップ414)。第2のオペレータは、第2のGCSを介して、第2の映像ストリームおよび第1の映像ストリームを受信する(ステップ416)。第2のオペレータは、第2のGCSを介して、第2の航空機を実際のターゲット座標に向けて案内する(ステップ418)。第2のオペレータは、第2のGCSを介して、第1の映像ストリーム内で識別されたターゲットが実際のターゲット座標に位置するターゲットと同じであることを確認する(ステップ419)。第2のオペレータは、第2のGCSを介して、第2の航空機によるターゲットへの最終ホーミングモードを選択する(ステップ420)。いくつかの実施例では、ターゲットは移動可能であり、その初期のターゲット座標から位置が変更している場合がある。ターゲットが移動した場合、第2のオペレータは、第2のGCSを介して、第2の航空機の経路を調整して、新たなターゲット位置への最終ホーミングモードに入れることができる。いくつかの実施例では、第2のオペレータは、第2のGCSを介して、第1の映像ストリームによってPIDが維持されている限り第1の映像ストリームから新たなターゲット座標を選択することができる。第2の航空機は目標に衝突する(ステップ422)。いくつかの実施例では、第2の航空機は、ターゲット上に例えば爆発物や、塗料などのマーカーといった搭載物を展開してもよい。第1のオペレータおよび/または第2のオペレータは、第1のGCSおよび/または第2のGCSを介して、第1の航空機からの第1の映像ストリームを介して衝突後のターゲットの状態を確認する(ステップ424)。いくつかの実施例では、第2のオペレータは、第2のGCSを介して、第1の航空機からの第1の映像ストリームを介して衝突後のターゲットの状態を確認してもよい。第2のオペレータは、第2のGCSを介して、例えば、新たなターゲット座標の選択および/または第3の航空機の発進など、更なる動作が必要かどうかを決定することができる。いくつかの実施例では、このプロセスは、所望の効果が達成されるまで、例えばターゲットが排除されるまで繰り返されてもよい(ステップ426)。
図5は、第1のGCS501を介して第1の航空機502を制御する第1のオペレータ500と、第2のGCS505を介して複数の航空機(506、508、510、512、514)のうちの1つを制御する第2のオペレータ504とを有するUASの実施例を示す。複数の航空機(506、508、510、512、514)は、第2のオペレータ504によって必要とされるまで、予め設定された領域および/またはパターンの周りを徘徊していてもよい。第1のオペレータ502は、第1のGCS501を介して、第1の航空機502のカメラ520のFOV518内のターゲット516を識別する。第2のオペレータ504は、第2のGCS505を介して、第1の航空機502から第2のGCS505へと送信された映像ストリームを介してターゲット516を見ることができる。第2のオペレータ504は、第2のGCS505を介して、ターゲット516に関する潜在的なターゲット座標をアクティブなターゲット座標(図2参照)として選択することができる。第2のオペレータ504は、第2のGCS505を介して、徘徊している複数の航空機(506、508、510、512、514)のなかからターゲット516に向かって誘導(522)されるべき第2の航空機506を選択することができる。第2のオペレータ504は、第2のGCS505を介して、第1の航空機502から第2の航空機506に送信された映像ストリームを介して、第2の航空機506の選択中にターゲット516のPIDを維持する。残りの複数の航空機(508、510、512、514)は、第2のオペレータ504によってターゲット516および/または新たなターゲットの方に導く要求があるまで、徘徊したままである。
図6は、第1のGCS601を介して第1の航空機602を制御する第1のオペレータ600と、それぞれ設定時間ごとに間隔が空けられてターゲット616に向かって案内される複数の航空機(606、608、610、612、614)を第2のGCS605を介して制御する第2のオペレータ604とを有するUASの実施例を示す。第1のオペレータ600は、第1のGCS601を介して、第1の航空機602上の第1のカメラ620のFOV618内のターゲット616を同定する。第2のオペレータ604は、第2のGCS605を介して、ターゲット616に基づいてアクティブなターゲット座標を選択する(図2参照)。アクティブなターゲット座標が第2のオペレータ604によって選択されると、複数の航空機(606、608、610、612、614)は、複数の航空機(606、608、610、612、614)がそれぞれ設定時間だけ離間した状態で、整列してターゲット616に導かれる。第2のオペレータ604は、第2のGCS605を介して、第1の航空機602と、ターゲット616に最も近い航空機606の両方からの映像フィードを見て、ターゲット616のPIDを維持する。第2のオペレータ604はまた、ターゲット616に最も近い航空機606を制御し、残りの航空機(608、610、612、614)は自動操縦を継続する。航空機606がターゲットに接触すると、第2のオペレータ604は、第2のGCS605を介して、第1の航空機602からの映像フィードを継続して見ることができる。次に、第2のオペレータ604は、第2のGCS605を介して、今はターゲット616に最も近くなった航空機608の制御をとり、この第3の航空機608からの映像フィードを見る。制御の切り替えおよび/または後続の航空機(608、610、612、614)からの映像フィードの表示は、各航空機(606、608、610、612、614)がターゲットに接触するのに伴い、第2のGCS605の演算デバイスによって自動制御されてもよい(図2および図7参照)。このプロセスは、ターゲット616が排除されるか、および/または第2のオペレータ604が制御する残りの航空機がなくなるまで継続することができる。
図7は、GCSおよび/または1以上のUAS700の演算デバイスの実施例の例示的なトップレベル機能ブロック図を示す。例示的な実施例700は、中央処理装置(CPU)といったプロセッサ724、アドレス指定可能メモリ727、オプションのユニバーサルシリアルバスポートおよび関連処理といった外部装置インターフェース726、および/またはイーサネット(登録商標)ポートおよび関連処理、ならびにステータスライトのアレイや1以上のトグルスイッチおよび/またはディスプレイおよび/またはキーボードおよび/またはポインタマウスシステムおよび/またはタッチスクリーンなどのオプションのユーザインターフェース729(図2参照)を含むことができる。選択的に、アドレス可能メモリ727は、例えば、フラッシュメモリ、EPROM、および/またはディスクドライブまたは他のハードドライブであってもよい。これらの構成要素は、データバス728を介して互いに通信することができる。プロセッサ724は、ウェブブラウザ723および/またはアプリケーション722をサポートするオペレーティングシステム725を有することができ、オペレーティングシステム725は、本明細書に記載の例示的な実施例にかかる処理ステップを実行できるように構成されている。
上記の実施例の特定の特徴および態様の様々な組み合わせおよび/または部分的な組み合わせが可能であるが、それでもなお本発明の範囲内に入ると考えられる。したがって、開示された実施例の様々な特徴および態様は、開示された発明の様々な態様を形成するために、互いに組み合わせるか、または互いに置き換えることができることを理解されたい。さらに、例として開示された本発明の範囲は、上記の特定の開示された実施例によって限定されるべきではないことが意図される。

Claims (33)

  1. ターゲット方法であって、
    潜在的なターゲット座標に関するシーンの第1の映像を、第1の航空機の第1の映像センサによってキャプチャするステップと、
    前記第1の航空機によって前記第1の映像および関連する潜在的なターゲット座標を送信するステップと、
    プロセッサと通信する第1のディスプレイ上で前記第1の映像を受信し、前記プロセッサはさらに前記潜在的なターゲット座標を受信するステップと、
    前記第1のディスプレイ上で前記第1の映像を見ることに応答して、第2の航空機のための実際のターゲット座標となる前記潜在的なターゲット座標を選択するステップと、
    前記第2航空機を前記実際のターゲット座標に導くステップとを含み、
    前記実際のターゲット座標に対応するターゲットのポジティブ識別が、前記実際のターゲット座標の選択時から維持されることを特徴とするターゲット方法。
  2. 請求項1に記載の方法において、さらに、
    前記第2の航空機を発進させるステップとを含み、当該第2の航空機は第2の映像センサを有することを特徴とするターゲット方法。
  3. 請求項2に記載の方法において、さらに、
    前記第1の航空機を前記実際のターゲット座標の周辺に案内して、前記第1の映像センサの視野(FOV)を前記実際のターゲット座標の周辺に維持するステップを含むことを特徴とするターゲット方法。
  4. 請求項3に記載の方法において、さらに、
    前記第2の映像センサによって前記シーンの第2の映像をキャプチャするステップと、 前記第2の航空機が前記実際のターゲット座標に近づくにあたり、前記第1の映像の近くに前記第2の映像を表示するステップとを含むことを特徴とするターゲット方法。
  5. 請求項4に記載の方法において、前記ターゲットのポジティブ識別を維持するステップは、
    プロセッサが、受信した前記シーンの第1の映像と、当該シーンの受信した第2の映像とを前記第1のディスプレイ上で比較して、前記第2の航空機が実際のターゲット座標に近づいていることを確認するステップとを含むことを特徴とするターゲット方法。
  6. 請求項4に記載の方法において、さらに、
    前記第1の映像および前記第2の映像を前記第1のディスプレイ上で見ることに応答して、前記第2の航空機による前記ターゲットへの最終ホーミングモードを選択するステップを含むことを特徴とするターゲット方法。
  7. 請求項6に記載の方法において、前記最終ホーミングモードはさらに、前記第2の航空機による前記ターゲットへの衝突、前記第2の航空機によって展開された搭載物による前記ターゲットへの衝突、および前記第2の航空機によって展開されたマーカによる前記ターゲットへの衝突のうちの1以上をさらに含むことを特徴とするターゲット方法。
  8. 請求項7に記載の方法において、さらに、
    前記第1のディスプレイ上で前記第1の映像を見ることに応答して、前記衝突の後のターゲットの状態を確認するステップとを含むことを特徴とするターゲット方法。
  9. 請求項8に記載の方法において、さらに、
    前記第1の航空機上の第1の映像センサが、新たな潜在的なターゲット座標に関する新たなシーンの新たな第1の映像をキャプチャするステップと、
    前記第1の航空機が、前記新たな第1の映像および関連する新たな潜在的なターゲット座標を送信するステップと、
    プロセッサと通信している第1のディスプレイ上で前記新たな第1の映像を受信し、前記プロセッサはさらに新たな潜在的なターゲット座標を受信するステップと、
    前記新たな第1の映像を第1のディスプレイ上で見ることに応答して、第3の航空機のための新たな実際のターゲット座標となる新たな潜在的なターゲット座標を選択するステップと、
    前記第3の航空機を新たな実際のターゲット座標に導くステップとを含み、
    前記新たな実際のターゲット座標に対応する新たなターゲットのポジティブ識別が、前記新たな実際のターゲット座標の選択時から維持されることを特徴とするターゲット方法。
  10. 請求項1に記載の方法において、前記選択された潜在的なターゲット座標は、キャプチャされた新たな第1の映像の視野中心(CFOV)に対応する地理的座標であることを特徴とするターゲット方法。
  11. 請求項1に記載の方法において、前記選択された潜在的なターゲット座標は、キャプチャされた新たな第1の映像の視野(FOV)内の画素に対応する地理座標であることを特徴とするターゲット方法。
  12. 地上制御システム(GCS)が、第1の航空機からの第1の映像ストリームおよび前記第1の映像ストリームに関する潜在的なターゲット座標を受信するステップと、
    前記GCSが、ターゲットに対応する前記潜在的なターゲット座標を実際のターゲット座標として選択するステップと、
    前記GCSが、第2の航空機からの第2の映像ストリームを受信するステップと、
    前記GCSが、前記第2の航空機を前記実際のターゲット座標に向けて案内するステップとを含み、
    前記ターゲットのポジティブ識別が、前記GCSによって前記実際のターゲット座標の選択時から維持されることを特徴とする方法。
  13. 請求項12に記載の方法において、さらに、
    前記GCSが、前記第2の航空機によるターゲットへの最終ホーミングモードを選択するステップとを含むことを特徴とするターゲット方法。
  14. 請求項13に記載の方法において、前記最終ホーミングモードは、前記第2の航空機による前記ターゲットへの衝突、前記第2の航空機によって展開された搭載物による前記ターゲットへの衝突、および前記第2の航空機によって展開されたマーカによる前記ターゲットの衝突、のうちの少なくとも1を含むことを特徴とする方法。
  15. 請求項14に記載の方法において、さらに、
    前記第1の航空機から受信された第1の映像ストリームを介して、前記衝突の後のターゲットの状態をGCSを介して確認するステップとを含むことを特徴とする方法。
  16. 請求項15に記載の方法において、さらに、
    前記GCSが、新たなターゲットに対応する新たな潜在的なターゲット座標を、新たな実際のターゲット座標として選択するステップと、
    前記GCSが、第3の航空機からの第3の映像ストリームを受信するステップと、
    前記GCSが、前記第3の航空機を前記新たな実際のターゲット座標に向けて案内するステップとを含み、
    前記新たな実際のターゲット座標に対応する新たなターゲットのポジティブ識別が、新たな実際のターゲット座標の選択時から維持されることを特徴とする方法。
  17. 請求項12に記載の方法において、前記選択された潜在的なターゲット座標は、前記受信された第1の映像ストリームの視野中心(CFOV)に対応する地理座標であることを特徴とする方法。
  18. 請求項12に記載の方法において、前記選択された潜在的なターゲット座標は、前記受信された第1の映像ストリームの視野(FOV)内の画素に対応する地理座標であることを特徴とする方法。
  19. システムにおいて、
    第1の航空機であって、第1のプロセッサを具え、第1の映像ストリームおよび当該第1の映像ストリームに関する潜在的なターゲット座標を送信するように構成された第1の航空機と、
    第2の航空機であって、第2のプロセッサを具え、第2の映像ストリームを送信するように構成された第2の航空機と、
    第1の地上制御システム(GCS)であって、第3のプロセッサを具え、前記第1の航空機を案内するように構成された第1のGCSと、
    第2の地上制御システム(GCS)であって、第4のプロセッサを具える第2のGCSとを具え、
    前記第2のGCSは、
    前記第1の映像ストリーム、当該第1の映像ストリームに関する潜在的なターゲット座標、および前記第2の映像ストリームを受信し、
    前記ターゲットに対応する潜在的なターゲット座標を、実際のターゲット座標として選択し、
    前記第2の航空機を前記実際のターゲット座標に向けて案内し、
    ここで前記ターゲットのポジティブ識別は、前記実際のターゲット座標の選択時から第2のGCSによって維持されることを特徴とするシステム。
  20. 請求項19のシステムにおいて、前記第1のGCSがさらに、前記第1の映像ストリームを受信するように構成されることを特徴とするシステム。
  21. 請求項20のシステムにおいて、前記第1のGCSがさらに、前記第1の航空機を誘導し前記第1の映像ストリームを受信するための第1のデジタルデータリンク(DDL)を具えることを特徴とするシステム。
  22. 請求項21のシステムにおいて、前記第2のGCSがさらに、前記第1の映像ストリームと、当該第1の映像ストリームに関する潜在的なターゲット座標と、前記第2の映像ストリームとを受信し、前記第2の航空機を実際のターゲット座標に導くための第2のDDLをさらに具えることを特徴とするシステム。
  23. 請求項19のシステムにおいて、前記選択された潜在的なターゲット座標は、前記第1の映像ストリームの視野中心(CFOV)と、前記第1の映像ストリームの視野(FOV)内の画素のうちの少なくとも1つに対応する地理座標であることを特徴とするシステム。
  24. 請求項19のシステムにおいて、前記第2のGCSがさらに、前記第4のプロセッサと通信するグラフィカルユーザインタフェース(GUI)を具え、当該GUIは、前記第1の映像ストリームおよび前記第2の映像ストリームを表示するように構成されていることを特徴とするシステム。
  25. 請求項24のシステムにおいて、前記第2のGCSの前記GUIがさらに、前記第1の航空機の位置と、前記第2の航空機の位置と、前記第1の航空機の前記第1の映像ストリームのCFOVと、第2の航空機の第2の映像ストリームのCFOVとを受信するように構成されていることを特徴とするシステム。
  26. 請求項25のシステムにおいて、前記第2のGCSがさらに、前記第2の航空機による前記ターゲットへの最終ホーミングモードを選択するように構成されており、前記最終ホーミングモードは、前記第2の航空機による前記ターゲットへの衝突、前記第2の航空機によって展開された搭載物による前記ターゲットの衝突、および前記第2の航空機によって展開されたマーカーの衝突、のうちの1以上を含み、
    前記第1の航空機から受信した第1の映像ストリームを介して衝突後のターゲットの状態を確認するように構成されていることを特徴とするシステム。
  27. 方法であって、
    地上制御システム(GCS)が、第1の航空機から第1の映像ストリームおよび当該第1の映像ストリームに関する潜在的なターゲット座標を受信するステップと、
    前記GCSが、ターゲットに対応する前記潜在的なターゲット座標を、実際のターゲット座標として選択するステップと、
    前記GCSが、複数の航空機のうちの前記実際のターゲット座標に最も近い第2の航空機から第2の映像ストリームを受信するステップと、
    前記GCSが、前記複数の航空機のうちの第2の航空機を前記実際のターゲット座標に向けて案内するステップとを含み、
    前記ターゲットのポジティブ識別が、前記実際のターゲット座標の選択時からGCSによって維持されることを特徴とする方法。
  28. 請求項27の方法において、さらに、
    前記GCSが、前記第2の航空機によるターゲットへの最終ホーミングモードを選択するステップとを含むことを特徴とする方法。
  29. 請求項28の方法において、前記最終ホーミングモードは、前記第2の航空機による前記ターゲットへの衝突、前記第2の航空機によって展開された搭載物による前記ターゲットへの衝突、および前記第2の航空機によって展開されたマーカによる前記ターゲットの衝突のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする方法。
  30. 請求項29の方法において、さらに、
    前記第1の航空機からの受信された第1の映像ストリームを介して、前記衝突の後のターゲットの状態をGCSを介して確認するステップを含むことを特徴とする方法。
  31. 請求項30の方法において、さらに、
    前記GCSが、前記複数の航空機のうちの第3の航空機を、前記実際のターゲット座標に向けて案内するステップを含むことを特徴とする方法。
  32. 請求項27の方法において、前記複数の航空機は、前記実際のターゲット座標が選択されるまで、予め設定された領域の周辺を徘徊していることを特徴とする方法。
  33. 請求項32の方法において、前記複数の航空機の各航空機は、前記実際のターゲット座標に向けて案内された前記第2の航空機を、設定された時間だけ離間して追従することを特徴とする方法。
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