KR20150118544A - 공중 위치 설정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

공중 위치 설정 시스템들 및 방법들은 허브에 장착된 광 탐지 및 거리 측정(lidar) 디바이스 및 항공기의 일 부분에 부착되고 lidar 디바이스에 의해 스캐닝 가능한 정보를 인코딩하도록 구성된 하나 또는 둘 이상의 반사체들을 포함한다. 상기 lidar 디바이스는 하나 또는 둘 이상의 반사체들을 식별하고 상기 인코딩된 정보를 기초로 하여 위치 데이터를 결정하기 위해 시야를 스캐닝하도록 구성된다.

Description

공중 위치 설정 시스템 및 방법 {AERIAL POSITIONING SYSTEMS AND METHODS}
본 개시물은 일반적으로 예를 들면, 무인 항공기(UAV)의 공중 위치 설정 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
공중 위치 설정 시스템들은 3차원 공간에서 항공기의 위치를 결정하기 위해 사용되며, 허브에 대한, 다른 구조물 또는 운송 수단과 같은 항공기의 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 재급유 시스템(refueling system)들은 탱커 항공기와 재급유될 항공기의 정렬을 허용하기 위한 위치 정보를 사용한다. 예를 들면, 상대 위치 정보는 붐(boom)/리셉터클(receptacle) 또는 프로브(probe)/드로그(drogue)의 공중 재급유를 허용하도록 결정될 수 있다. 다른 예들에서, 착륙 시스템들은 예를 들면, 선박 또는 육지 상에 항공기의 착륙을 보조하기 위한 위치 정보를 사용할 수 있다. 종래의 공중 위치 설정 시스템들은 위성 위치 확인 시스템(GPS)들, 카메라들, 무선 거리 측정(radio ranging), 또는 정밀도, 무결성(integrity), 연속성, 및 이용가능성을 포함하는, 필수 항법 성능(RNP) 요건들을 충족하기 위한 다른 방법들을 제공한다. 위치 설정 시스템에 의해 RNP가 충족되도록 상호 관련된 요건들이 동시에 충족되어야 한다. 그러나, 이러한 시스템들은 공중 재급유 또는 착륙과 같은 다른 위치 설정 활동들 동안 상대 위치 정보가 계산되고 통신되는 것을 허용하도록 고가의 위치 결정 디바이스들 및 고속 데이터 링크들을 요구한다. 부가적으로, 이러한 시스템들이 RNP에 대한 정밀도 요건들을 충족할 수 있지만, 이러한 시스템들은 단지 RNP 무결성, 연속성 및 이용가능성 요건들을 제한된 상황들(예를 들면, GPS 기반 시스템들을 위한 저 위도들)에서만 충족할 수 있다.
일 실시예에 따라, 레이저 위치 설정 시스템이 제공되며, 이 시스템은 광 탐지 및 거리 측정(LIDAR) 디바이스 및 하나 또는 둘 이상의 반사체들을 포함하고 이 반사체들은 항공기의 일 부분에 부착되고 LIDAR 디바이스에 의해 스캔가능한 정보를 인코딩하도록 구성된다. LIDAR 디바이스는 인코팅된 정보를 기초로 하여 하나 또는 둘 이상의 반사체들을 식별하고 위치 데이터를 결정하기 위해 시야(field of view)를 스캐닝하도록 구성된다.
다른 실시예에 따라, 레이저 위치 설정 시스템이 제공되며 이 시스템은 조정가능한 시야를 구비한 LIDAR 디바이스를 포함한다. LIDAR 디바이스는 허브에 장착되고 허브에 접근하는 항공기에 대한 위치 정보를 결정하기 위해 사용된다. 리시버 반사체(receiver reflector)는 LIDAR 디바이스에 의해 탐지된다. 딜리버리 반사체(delivery reflector)는 LIDAR 디바이스에 의해 탐지된다. 리시버 및 딜리버리 반사체들은 상대 위치 데이터를 제공하기 위해 차별화된다.
다른 실시예에 따라, 레이저 위치 설정 방법이 제공된다. 상기 방법은 LIDAR 디바이스를 사용하여 시야를 스캐닝하는 단계 및 항공기에 부착된 하나 또는 둘 이상의 반사체들로부터의 인코딩된 정보를 기초로 하여 시야 내의 항공기에 대한 위치 데이터를 결정하는 단계를 포함한다.
본원에서 논의된 특징들 및 기능들은 다양한 실시예들에서 독립적으로 달성될 수 있거나 또 다른 실시예들에서 조합될 수 있으며 이의 추가 세부 사항은 아래 설명 및 도면들을 참조하여 알 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 레이저 위치 설정 시스템의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 붐/리셉터클 공중 재급유의 예시이다.
도 3은 도 1의 레이저 위치 설정 시스템이 내부에 구현될 수 있는 항공기의 일 부분의 예시이다.
도 4는 일 실시예에 따른 붐/리셉터클 공중 재급유의 다른 예시이다.
도 5는 일 실시예에 따라 배열된 레이저 위치 설정 시스템용 반사체들의 예시이다.
도 6은 일 실시예에 따라 배열된 레이저 위치 설정 시스템용 반사체들의 예시이다.
도 7은 일 실시예에 따른 프로브/드러그 공중 재급유의 예시이다.
도 8은 일 실시예에 따른 반사체들을 구비한 드러그의 예시이다.
도 9 내지 도 11은 다양한 실시예들에 따른 항공기 착륙을 위한 레이저 위치 설정 시스템의 예시들이다.
도 12는 일 실시예에 따른 방법의 예시이다.
특정 실시예들의 아래의 상세한 설명은 첨부된 도면들과 함께 읽을 때 더 잘 이해될 것이다. 다양한 실시예들이 도면들에 도시된 배열체들 및 수단으로 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 도면들이 다양한 실시예들의 기능적 블록들의 다이어그램들을 예시하는 점에서, 기능적 블록들은 반드시 하드웨어 회로망 사이의 분할(division)을 나타낼 필요는 없다. 이에 따라, 예를 들면, 기능적 블록들(예를 들면, 프로세서들, 제어기들, 또는 메모리들)의 하나 또는 둘 이상은 단일 피스의 하드웨어(예를 들면, 범용 신호 프로세서 또는 랜덤 액세스 메모리, 하드 디스크, 등) 또는 다수의 피스의 하드웨어로 구현될 수 있다. 유사하게, 임의의 프로그램들은 독립형(stand-alone) 프로그램들일 수 있고, 작동 시스템에서 서브루틴들로서 통합될 수 있고, 설치된 소프트웨어 패키지, 등에서 기능할 수 있다. 다양한 실시예들이 도면들에 도시된 배열체들 및 수단으로 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 단수형으로 인용되고 단수형 표현("a" 또는 "an")으로 진행되는 요소 또는 단계는, 복수형의 배제가 명확히 언급되지 않는 한, 복수형의 상기 요소들 또는 단계들을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, "하나의 실시예"에 대한 지칭들은 또한 인용된 특징들을 포함하는 부가 실시예들의 존재를 배제하는 것으로 해석하려는 것은 아니다. 더욱이, 명확히 반대로 언급되지 않는 한, 특별한 특성을 가지는 하나의 요소 또는 복수의 요소들을 "포함하는(comprising)" 또는 "가지는(having)" 실시예들은 상기 특성을 갖지 않는 이 같은 부가 요소들을 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "시스템", "유닛", 또는 "모듈"은 하나 또는 둘 이상의 기능들을 수행하도록 작동하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들면, 모듈, 유닛, 또는 시스템은 컴퓨터 프로세서, 제어기, 또는 컴퓨터 메모리와 같은 실감형(tangible) 및 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상에 저장된 명령들을 기초로 한 작동들을 수행하는 다른 논리-기반 디바이스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 모듈, 유닛, 또는 시스템은 디바이스의 하드-와이어드 로직(hard-wired logic)을 기초로 하는 작동들을 수행하는 하드-와이어드 디바이스를 포함할 수 있다. 첨부된 도면들에 도시된 모듈들, 시스템들, 또는 유닛들은 소프트웨어 또는 하드-와이어드 명령들를 기초로 하여 작동하는 하드웨어, 작동들을 수행하도록 하드웨어를 총괄하는 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 나타낼 수 있다.
또한 이동 중일 수 있는, 타겟 또는 목적지 허브에 대해 항공기와 같은 가동 물체(object)의 위치 설정 방법들 및 위치들을 결정하기 위한 시스템들이 본원에 설명된다. 위치 설정 방법들 및 시스템들은 UAV들을 위한 것과 같은, 항공기의 공중 재급유를 위한 것과 같은, 다양한 적용 분야들 또는 환경들에서 사용될 수 있다. 그러나, 본원에서 설명된 방법들 및 시스템들이 상이한 유인 항공기와 같은 상이한 공중 운반 수단뿐만 아니라 재급유 외의(non-refueling) 적용 분야에 구현될 수 있다는 점이 인정되어야 한다. 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 위치 설정 방법들 및 시스템들은 선박 또는 다른 움직이는 착륙 로케이션 상의 비행기의 착륙 또는 육지 상의 착륙과 관련하여 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 레이저 위치 설정 시스템(LPS)은 허브(예를 들면, 탱커 항공기, 착륙용 함정, 등) 상에 제공되며, 물체에 대한 목적지 또는 타겟을 형성하는 허브 사이의 상대 위치를 결정하기 위해 사용된다. 예를 들면, LPS는 붐/리셉터클 또는 프로브/드러그 공중 재급유(AR)를 가능하게 하도록 탱커 항공기(예를 들면, 재급유를 위해 연료를 운반하는 항공기)에 대한 고품질의 위치 정보를 받는 리시버(receiver)를 제공한다. 예를 들면, 몇몇 실시예들은 탱커 항공기와 같은, 허브에 장착된 광 탐지 및 거리 측정(LIDAR) 디바이스와 같은 레이저 감지 디바이스를 포함하며, 여기서 하나 또는 둘 이상의 역-반사체들은 재급유될 항공기와 같은 물체에 장착된다. 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 코드형 역-반사체들은 수행될 AR의 유형에 따라 붐, 프로브, 리셉터클, 또는 드러그 상에 장착될 수 있다. 일 실시예에서, LIDAR 디바이스는 하나 또는 둘 이상의 코드형 역-반사체들을 식별하도록 상기 탱커 항공기 뒤의 영역을 스캐닝하도록 탱커 항공기에 후방을 향하여 장착된다. 예를 들면, 붐 또는 드러그 상에 장착된 다수의 코드형 역-반사체들은 스캔 동안 탐지될 수 있고 LIDAR 디바이스는 스캔된 특성들(예를 들면, 역-반사체들 사이의 측정 거리들)을 사용하여 LPS 위치 정보가 RNP 정밀도, 무결성, 연속성 및 이용가능성 요건들을 충족하는 것을 보장한다.
다양한 실시예들에서, LPS는 역-반사체들로부터 결정된 리시버 위치 정보, 및 RNP 요건들을 충족하는 무결성 감시를 위한 역-반사체들 사이의 거리를 제공한다. 붐/리셉터클 AR에 대해, LPS는 탱커 항공기에 대해 리시버 위치 정보를 제공한다. 프로브/드러그 AR에 대해, LPS는 리시버 및 드러그 상대 위치 정보를 제공한다. 예를 들면, 다양한 실시예들에서 코드형 역-반사체들의 사용은 LIDAR이 불명확함(ambiguity) 없이 원하는 위치들을 측정하는 것을 보장한다. 이에 따라, 항공기 및/또는 신뢰할 수 없는 고가의 레이더들, 또는 고속 데이터 링크들을 구현하기에 비현실적일 수 있는 카메라 어레이의 사용 없이 RNP 요건들을 충족하거나 초과하는 위치 정보가 제공된다. 이에 따라, LIDAR 디바이스들은 AR 환경의 고도에서의 사용을 위한 것과 같은, 다양한 적용 분야들에서 위치 정보를 제공한다. 예를 들면, 다양한 실시예들은 항모 발진 무인 정찰 및 타격(Unmanned Carrier-Launch Surveillance and Strike; UCLASS) 항공기에서 재급유하기 위해 사용될 수 있다.
다양한 실시예들에서, LPS는 착륙용 함정(예를 들면, 허브) 상에 제공되며 착륙용 함정와 착륙용 함정 상에 착륙을 실행하는 항공기 사이의 상대 위치를 결정하기 위해 사용된다. 예를 들면, LPS는 선박의 갑판 상에 착륙을 가능하게 하도록 항공기에 착륙용 함정에 대한 고품질의 위치 정보를 제공한다. 예를 들면, 몇몇 실시예들은 선박의 일 부분에 장착된 LIDAR 디바이스와 같은 레이저 감지 디바이스를 포함하며, 이 레이저 감지 디바이스는 항공기 및/또는 선박의 다른 부분들에 장착된 하나 또는 둘 이상의 역-반사체들을 구비한다. 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 코드형 역-반사체들은 착륙 장치, 벨리(belly), 날개들, 꼬리, 또는 항공기의 다른 부분들 상에 장착될 수 있다. 일 실시예에서, LIDAR 디바이스는, 접근하는 항공기 상의 하나 또는 둘 이상의 코드형 역-반사체들을 식별하기 위해 상기 선박 뒤의 영역을 스캐닝하도록 선박에 후방을 향하여 장착된다.
비록 다양한 실시예들이 역-반사체들과 관련하여 설명되지만, 상이한 디바이스들 또는 리시버들이 사용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 예를 들면, 상이한 유형의 간단한 반사체들, 레이저 스캐닝 탐지기들, 또는 바코드들이 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 레이저 스캐닝 탐지를 위한 정보를 인코딩할 수 있는 임의의 유형의 디바이스가 사용될 수 있다. 부가적으로, 상이한 유형들의 정보는 로케이션 정보에 부가되거나 로케이션 정보에 대신하여 인코딩될 수 있다. 예를 들면, 항공기의 꼬리 번호(tail number)와 같은 항공기 식별 정보가 인코딩될 수 있다.
지금부터 도 1을 참조하면, 공중 재급유를 위해 사용될 수 있는 LPS(20)가 도시된다. LPS(20)는 일반적으로 접근하는 물체(object)에 대한 타겟 또는 목적지를 형성하는 허브(24)에 부착되고 LIDAR 디바이스(22)로서 예시되는, 위치 결정 장치를 포함한다. LIDAR 디바이스(22)는 항공기와 같은, 물체(30)에 부착된 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들을 스캐닝하기 위해 사용된다. 예시된 실시예에서, 허브(24)는 급유 항공기로서 예시되며, 이 급유 항공기는 이후 다양한 실시예들에서 탱커 항공기(24), 또는 간단하게 탱커(24)로서 지칭될 수 있다. LIDAR 디바이스(22)는 예를 들면, 수행될 AR의 유형을 기초로 될 수 있는 탱커(24)의 상이한 구역 상에 위치 설정되거나 로케이팅되는 것과 같이, 탱커(24)의 상이한 부분들에 부착될 수 있다. 예를 들면, LIDAR 디바이스(22)는 탱커(24)의 날개 또는 탱커(24)의 후방 부분에 부착될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, LIDAR 디바이스(22)는 항공기(30)에 부착될 수 있고, 탱커(24) 상의 반사체들을 스캐닝하기 위해 사용될 수 있다. 이 같은 실시예들에서, 탱커(24)에 대한 수정들은 단지 탱커(24)에 반사체(28)만을 이용하는 것을 요구하는 바와 같이 최소가 될 수 있다(예를 들면, LIDAR 디바이스(22)는 탱커(24) 내로 새로 장착되거나 다른 방식으로 설계될 필요가 없다). 이 같은 실시예들에서, LIDAR 디바이스(22)는 탱커(24)에 대해, 착륙 영역에 대해 또는 다른 물체에 대해 항공기(30)의 전방을 바라볼 수 있다.
LIDAR 디바이스(22)는 다양한 실시예에서 탱커(24)의 후방에 위치되는, 규정된 시야(FOV)(26)를 스캐닝하도록 지향될 수 있다. 시야(26)는 예를 들면, 탱커(24)의 후방으로부터, 미리 결정된 각도 스캐닝 범위 및 거리 범위일 수 있다. 시야(26)를 위한 매개변수들은 탱커(24)의 일 부분 또는 탱커의 컴포넌트와 결합될 하나 또는 둘 이상의 상이한 유형들의 항공기 또는 재급유 컴포넌트(예를 들면, 리셉터클 또는 프로브)의 탐지를 허용하도록 규정될 수 있다. 예를 들면, 예시된 실시예에서, 시야(26)는 물체(30)에 부착된 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들을 스캐닝하는 것으로 규정된다. 물체(30)가 허브(24)에 접근하여 허브(24)와의 랑데부(rendezous)를 시도할 때, 허브(24)는 물체(30)를 위한 타켓 또는 목적지를 규정한다. 예시된 실시예에서, 허브(24)는 스스로 이동하고 있으며 물체(30)는 이같이 이동하는 허브(24)와의 랑데부를 시도하고 있다. 접근하는 물체(30)는 항공기(30)로서 예시되고, 이후 항공기(30)로서 지칭될 수 있다. 예시된 실시예에서, 항공기(30)는 AR 동안 탱커(24)에 의해 재급유될 리시버(receiver)를 포함한다. 다양한 실시예들에서 리시버들의 프로브는 탱커의 연장된 드러그와 결합되지만, 다른 실시예들에서, 탱커의 연장가능한 붐이 리시버의 리셉터클과 결합한다는 점에 유의하여야 한다.
일 실시예에서, 항공기(30)는 붐/리셉터클 또는 프로브/드러그 AR이 수행될 것인지의 여부에 따라 항공기(30)의 프로브 또는 리셉터클에 부착된 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들을 갖는 UAV이다. 다양한 실시예들에서, 리시버 반사체 또는 역-반사체가 일반적으로 항공기(30)와 같은 리시버에 부착된 반사체 또는 역-반사체를 지칭하며 전달 반사체 또는 역-반사체는 탱커(24) 또는 재급유를 제공하는 시스템(예를 들면, 붐 또는 드러그)의 일 부분에 부착된 반사체 또는 역-반사체를 지칭한다는 점에 유의하여야 한다. 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들은 AR 작동시 사용될 수 있는 탱커(24)에 대한 항공기(30)의 위치 결정시 사용하기 위한 정보를 인코딩하는 역-반사체와 같은 임의의 반사체 유형일 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)의 배열 및/또는 구성은 원하는 대로 변화될 수 있거나 인코딩된 정보(예를 들면, 상이한 측방향 위치들, 상이한 높이 또는 상승된 표면과 같은 상이한 고도 위치들 등에 선택적으로 로케이팅되는 반사체(28)들의 패턴 또는 어레이)를 제공하는 것이 요구될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 로케이션 정보(또는 본원에서 설명된 다른 정보)가 인코딩되고 (예를 들면, 반사체(28)들이 장착되는 표면을 따라 반사체(28)들의 측방향 간격 또는 위치 설정을 기초로 하는) 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들로부터의 단지 반사 정보, (예를 들면, 반사체(28)들이 장착되는 표면으로부터 측정된 바와 같이, 상이한 높이들에 위치 설정되는 다양한 반사체(28)들을 기초로 하는) 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들로부터의 단지 고도 정보, 또는 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들로부터의 반사 및 고도 정보를 사용하여 결정될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들은 LIDAR 디바이스(22)의 레이저의 파장에 맞추어지거나 그렇지 않으면 이 LIDAR 디바이스에 의해 보일 수 있는 역-반사체들이다. 선택적으로, 로케이션 정보는 서로에 대해 다양한 위치에 위치 설정되는 다수의 반사체(28)들을 사용하여 인코딩될 수 있다. LIDAR 장치(22)는 다수의 반사체(28)들 사이의 거리를 결정함으로써 인코딩된 정보를 탐지한다.
이에 따라, LIDAR 디바이스(22)를 사용하여 스캐닝함으로써, 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들로부터 인코딩된 정보는 AR 작동들 동안 탱커(24)의 일 부분과 항공기(30)의 일 부분의 정렬을 가능하게 하기 위해 결정되고 사용될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, LIDAR 디바이스(22)는 시야(26) 내에 있는 임의의 반사체(28)들을 식별하기 위하여 방위각(azimuth) 및 고도 방향으로 스캐닝을 수행하도록 구성된다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, LIDAR 디바이스(22)는 항공기(30)의 일 부분(예를 들면, 리셉터클 또는 프로브)을 식별하도록 및/또는 탱커(24)의 일 부분(예를 들면, 붐 또는 드러그)을 식별하도록 3차원(3D) LIDAR 스캐닝을 수행한다.
다양한 실시예들에서, LPS(20)는 붐/리셉터클 자동화 공중 재급유(AAR)를 허용하는 레이저 위치 설정을 수행한다. 몇몇 실시예들에서, LIDAR 디바이스(22)는 COTS 또는 준(near) COTS 아이템들로서 이용가능한 3D LIDAR 디바이스일 수 있다. LIDAR 디바이스(22)는 예를 들면, 특별한 AAR 적용을 기초로 하는, 조정가능한 매개변수들을 가질 수 있다. 예를 들면, LIDAR 디바이스(22)의 크로스 범위(광학 해상도), 시야(26), 및 프레임률(frame rate)이 상호 관련되고 조정될 수 있다. 조정가능한 매개변수들은 LIDAR 디바이스(22)로의 반사체(28)들의 근접도를 기초로 하여 조정될 수 있다. 예를 들면, 더 큰 시야(26)는 동일한 해상도에 대한 더 많은 스팟들을 요구하는데, 이는 스캔 시간을 증가시키며, 더 큰 시야는 반사체(28)가 LIDAR 디바이스(22)로부터 더 멀리 있을 때 사용될 수 있다. 감소된 시야(26)는 반사체(28)들이 LIDAR 디바이스(22)에 더 근접하게 될 때와 같이, 증가된 프레임률을 허용한다. 몇몇 실시예들에서, 아래의 매개변수들이 제공될 수 있다.
0.1 mrad 광학 해상도(1 km에서 10 cm);
1 cm 범위 해상도(3 km까지의 범위); 및/또는
50 ft에서 <1 cm x,y,z 정밀도.
LIDAR 작동에 대한 (범위에 영향을 미치는) 펄스 레이트(pulse rate)가 피크 파워 및 이용가능한 레이저 총 평균 파워에 관련되는 점이 인정되어야 한다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, 펄스 레이트들은 약 1 나노초(nsec)의 펄스 폭으로 20 내지 200 KHz까지 바뀔수 있다. LIDAR 디바이스(22)가 상이한 주파수들, 예를 들면, 1540 nm의 눈 안전 주파수(eye safe frequency)에서 작동할 수 있는데, 이 눈 안전 주파수는 지면 또는 다른 운반 수단으로부터 탐지하기에 어렵다는 점에 유의하여야 한다.
부가적으로, LIDAR 디바이스(22)는 시야(26) 내에서와 같이, 상이한 유형들의 스캐닝 작동들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 다양한 실시예들에서, 특히 래스터(raster) 또는 로제트(rossette) 스캔 패턴 중 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다. 스캐닝 작동을 사용하여, LIDAR 디바이스(22)는 본질적으로 각도 및 범위를 측정할 수 있고 세기(intensity) 정보를 반송할 수 있다. LIDAR 디바이스(22)는 예를 들면, 검류계들 및 거울들을 사용하여 스캐닝하도록 구성된 스캐닝 LIDAR일 수 있다. FOV, 프레임률, 및/또는 해상도는 동적으로 조정될 수 있다. LIDAR 디바이스(22)는 전자식으로 스캐닝하도록 구성된 플래시 LIDAR일 수 있다. 선택적으로, LIDAR FOV(26)는 리시버가 전이 지점에 접근할 때, 더 넓은 영역을 포함하도록 조정될 수 있다. 리시버가 로케이팅되면, LIDAR FOV(26)는 역-반사체(28)들이 스캔 속도를 증가시키도록 위치되는 영역으로 제한될 수 있다. 즉, 역-반사체(28)들이 위치되고/위치되거나 리시버의 ID가 식별된 후, LIDAR 디바이스(22)는 리시버의 마지막으로 공지된 위치(및 무결성 감시를 위한 역-반사체(28))를 활용함으로써 각각의 연속 스캔 상에 리시버를 로케이팅시키고 y, z 스캔 구역의 나머지를 무시하도록 탐색을 엄격하게 할 수 있다(예를 들면, 사용된 탐색 영역 데이터를 제한함).
예를 들면, 도 2는 붐/리셉터클 AR 작동을 위한 일 실시예를 예시한다. 이러한 실시예에서, LIDAR 디바이스(22)는 탱커(24)의 꼬리(32)에서 탱커(24)의 후방으로 연장하는 붐(34) 위에 장착된다. 인정되어야 하는 바와 같이, 붐(34)은 상이한 구성들로 제공될 수 있고 탱커(24)에 대해 상이한 유형들의 운동 및 항공기(30)의 리셉터클과의 결합을 허용한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, LIDAR 디바이스(22)는 시야(26)로서 도시된 탱커(24) 후방 및 아래 영역을 스캐닝할 수 있다. 이러한 실시예에서, 시야(26) 내에서 LIDAR 디바이스(22)에 의해 스캐닝하는 것은 접촉부, 선미(astern), 및 전이 지점을 포함한다. 작동 중, LIDAR 디바이스(22)의 정밀도는 (예를 들면, 도 1에 도시된 반사체(28)들로부터 형성된) 리시버가 탱커(24)에 접근할 때 증가되는데, 이는 몇몇 실시예들에서 리시버가 재급유되는 접촉부에서 센티미터 미만의 정밀도를 제공한다.
LIDAR 디바이스(22)가 탱커(24)의 상이한 부분들에 부착될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 예를 들면, 탱커(24)가 KC-135 항공기로서 예시되는, 도 3에 도시된 바와 같은, LIDAR 디바이스(22)는 붐의 좌측 또는 우측 상의 꼬리에 장착되는 후방(aft)을 향하는 디바이스일 수 있다(A 및 B로서 예시됨). 예를 들면, LIDAR 디바이스(22)는 제어 케이블(34)의 어느 한쪽 상에 위치될 수 있고 뒤집힐 수 있고 후방을 향할 수 있다. 일 실시예에서, 측면 힌지식 전자-기계적 액추에이터 EMA-작동식 도어와 같은 도어(36)가 탱커(24)의 기체 상에 제공될 수 있고 본원에서 설명된 바와 같이 도어 안에 장착된 LIDAR 디바이스(22)가 LIDAR 스캐닝 작동들을 수행하는 것을 허용하도록 개방된다.
도 2의 LIDAR 디바이스(22) 배열을 도시하는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 실시예에서 역-반사체들인 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들은 탱커(24)의 일 부분 및 항공기(30)의 일 부분에 부착된다. 이러한 실시예에서, 탱커 반사체(28)들은 탱커(24)의 붐(34)의 비 수축 부분에 부착되고 리시버 반사체(28)들은 항공기(30)의 리셉터클(36) 둘레의 영역에 부착된다. 붐(34) 상의 탱커 역-반사체(28)들은 붐(34)의 비 수축 부분 상의 미리 결정된 위치에 있으며 리시버 역-반사체(28)는 리시버 상의 미리 결정된 위치에 있다. LPS는 패스 마다(each pass) 붐(34) 상의 탱커 역-반사체(28)들과 리시버 역-반사체(28) 사이의 거리를 측정할 수 있어 상기 스캔을 충족하는 RNP 요건들을 보장한다. 탱커에 대해 리시버 역-반사체(28)의 위치는 탱커-리시버 데이터링크를 통해 리시버에 제공되며, 항공기(30) 비행 제어 컴퓨터는 탱커(24)의 접촉 위치까지 비행하고 탱커의 붐 오퍼레이터에 대한 위치를 유지하기 위해 이 같은 정보를 사용하여 붐(34)의 연장 가능한 부분을 리시버의 리셉터클(36) 내로 삽입한다. 예를 들면, 탱커(24)의 속도, 오일러 각(Euler angle)들, 가속도들 등은 데이터링크를 통해 전송될 수 있다. LPS는 데이터링크를 통해 상대 거리, 고도, 방위각 등을 전송할 수 있다. 선택적으로, 하나 또는 둘 이상의 역-반사체(28)들은 붐(34)의 연장가능한 부분 상에 위치 설정될 수 있어 리셉터클(36)과 붐(34) 사이의 상대 위치를 결정한다.
일 실시예에서, 붐(34) 및 이러한 실시예에서 항공기(30)인 리시버 상에 역-반사체들로서 제공된 반사체(28)들은 강한 신호를 반송시켜 리시버 탐지 범위를 증가시킨다. 다양한 실시예들에서, LIDAR 디바이스(22)는 단지 반사체 x, y, z 위치를 탐색하고 이를 반송하도록 구성되고 영상을 생성하지 않는다. 그러나, 다른 실시예에서, 영상은 예를 들면, 급유될 항공기(30)의 유형을 식별하거나 항공기(30)를 원격에서 제어하고 있는 탱커 항공기 오퍼레이터(AVO)에게 디스플레이될 이미지를 식별하는 것과 같은 부가 정보를 제공하기 위해 생성될 수 있다.
반사체(28)들의 상이한 배열들이 제공된다. 예를 들면, 도 5는 역-반사체(42)의 1차원(1D) 어레이(40)를 예시하며, 도 6은 역-반사체(52)들의 2차원(2D) 어레이(50)를 예시한다. 작동 중, 역-반사체(42 및 52)들은 증가된 신호/노이즈를 제공하고 데이터 인코딩을 허용한다. 특히, 증가된 신호/노이즈에 대해, 역-반사체(42 및 52)들은 리시버가 더 먼 거리에서 탐지되는 것을 허용한다. 부가적으로, 인코딩 정보에 대해, 역-반사체(42 및 52)들은 각각의 역-반사체(42 및 52)들에 대한 확실한 식별(positive identification)을 허용하고 LIDAR 디바이스(22)(도 1에 도시됨)가 무결성 감시를 위해 붐(34)의 역-반사체들 사이의 거리를 계산하는 것을 허용하기 위해 코딩된 데이터를 제공하도록 배열되거나 정렬될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 1D 어레이(40)는 예를 들면, 붐(34)의 비 수축 가능한 부분의 상부 상에 장착될 수 있고, 2D 어레이(50)는 예를 들면, 공중 재급유 도어의 하부 상에 장착될 수 있다. 비록 2D 어레이(50)가 정사각형 구성으로 예시되지만, 다른 형상들 중에서 직사각형, 삼각형, 또는 사다리꼴과 같은 상이한 2D 패턴들이 제공될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
임의의 개수의 역-반사체(42)들은 어레이들로(예를 들면, 1D 어레이(40)는 6개의 역-반사체들(42a 내지 4f)을 포함함) 제공될 수 있다. 역-반사체(42)들은 정보의 인코딩을 제공하도록 상이한 색상들(예를 들면, 밝은 색 및 어두운 색, 백색 및 검정색, 등)과 같은 상이한 특성들을 가질 수 있다. 예를 들면, 어레이 내의 상이한 색상의 역-반사체들의 위치 설정은 정보의 인코딩을 위해 상이한 패턴들을 생성할 수 있다. 1D 어레이(40)의 일 실시예에서 역-반사체(42a 및 42f)들의 단부 또는 에지가 항상 존재한다. 예시된 실시예에서, 다른 균일하게 이격된 역-반사체(42b, 42c, 42d, 42e)들은 비트(bit)들(코딩된 데이터 비트들)을 제공한다. 특히, 역-반사체(42b, 42c, 42d, 42e)들 중 어느 하나가 존재할 때(예를 들면, 표면에 장착되거나 옅은 색을 가짐), 이는 "1" 비트 또는 "온(on)"에 대응하며 역-반사체(42b, 42c, 42d, 42e)들 중 어느 하나가 존재하지 않을 때(예를 들면, 표면에 장착되지 않아 상기 표면이 어두운 색상에 노출되거나 어두운 색상을 가짐), 이는 "0" 비트 또는 "오프(off)"에 대응한다. 따라서, 역-반사체(42)들을 상이한 배열들 또는 패턴으로 커플링함으로써, 탱커(24)의 특별한 부분(예를 들면, 붐(34)) 또는 항공기(30)의 특별한 부분(예를 들면, 리셉터클(36))에 대응하는 것으로서 역-반사체(42)를 확실하게 식별하는 것과 같이, 상이하게 코딩된 정보가 통신될 수 있다. 역-반사체(52)들은 또한 코딩된 정보를 제공하도록 패턴으로 배열될 수 있다. 역-반사체(42)들 중 하나 또는 둘 이상이 패리티 비트 정보(parity bit information)를 제공하도록 구성될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
다양한 실시예들에서, 역-반사체(42 또는 52)들은 그 위에 역-반사체(42 또는 52)들이 장착되는 표면에 대해 상승된 구성으로 장착된다. 예를 들면, 역-반사체(42 또는 52)들은 두께를 가질 수 있거나 역-반사체(42 또는 52)들이 장착되는 표면 위로 거리를 두고 역-반사체(42 또는 53)들을 위치 설정하는 기부 구조물 상에 장착될 수 있다. 이에 따라, 반사 정보 및 고도 정보 둘다 역-반사체(42 및 52)들에 대해 LIDAR 디바이스(22)에 의해 얻어질 수 있다. 위치 설정 및 고도 정보의 상이한 조합들을 사용하여(예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 상이한 높이들에서 역-반사체(42 또는 52)를 장착하거나 하나 또는 둘 이상의 상이한 두께를 구비한 역-반사체(42 또는 52)를 가짐) LIDAR 디바이스(22)에 의한 결정을 위해 인코딩될 수 있다. 예를 들면, 역-반사체(42 또는 52)들은 2진 비트 인코딩 정보를 규정하도록 위치 설정될 수 있다.
예시적인 일 실시예에서, 항공기(30)가 탱커(24)에 대해 정위치를 유지하여 접촉할 때, LIDAR 디바이스(22)는 붐 오퍼레이터 또는 자동화 시스템에 의한 것과 같이, 붐(34)의 연장 가능한 섹션을 리셉터클(36) 내로 안내하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, LPS는 (역-반사체(42 또는 52)의 패턴으로부터의 인코딩된 정보를 기초로 하는 것과 같이) 붐(34)의 기하학적 형상, 붐(34)의 각도 및 붐(34)에 부착된 역-반사체(42 또는 52)의 식별에 관한 정보로 구성될 수 있다(예를 들면, 미리-프로그래밍될 수 있다). 붐(34)의 연장가능하고 연장가능하지 않은 부분들 모두에 역-반사체(42 또는 52)들을 가지는, 일 실시예에서, LIDAR 디바이스(22)는 실시간으로 무결성 및 정밀도의 추정치들을 생성할 수 있으며 역-반사체(42 또는 52)들 사이의 거리 및 붐(34)의 역-반사체(42 또는 52)들의 측정된 위치(x, y, z)를 비교하는 것과 같이, 탱커(24)의 붐 오퍼레이터 및/또는 AAR 시스템에 정보를 제공할 수 있다. 이에 따라, 다양한 실시예들에서, 붐(34) 상의 역-반사체(42 또는 52)들은 고 신뢰성의 무결성 감시를 제공한다. 몇몇 실시예들에서, 붐(34)에 부착된 역-반사체(42 또는 52)들은 동일하다(예를 들면, 동일하게 코딩된 데이터를 사용함)는 점에 유의하여야 한다.
예시적인 일 실시예에서, LPS(20)는 LIDAR 디바이스(22)에 의해 스캐닝 가능한 정보를 인코딩하도록 탱커(24) 및 항공기(30)에 부착된 하나 또는 둘 이상의 반사체(42, 52)들을 사용한다. LIDAR 디바이스(22)는 인코팅된 정보를 기초로 하여 반사체(42, 52)들을 식별하고 위치 데이터를 결정하기 위해 시야(26)를 스캐닝하도록 구성된다. 선택적으로, 반사체(42 및/또는 52)들이 각각의 반사체 로케이션에서 다양한 또는 다수의 높이들에 제공될 수 있으며 상기 높이는 데이터를 인코딩하기 위해 사용될 수 있는 비트 또는 값을 나타낸다. 예를 들면, 다수의 높이들을 사용하는 것은 예를 들면, 각각의 반사체 위치에 대한 3개의 상이한 값들을 나타내도록 3개의 상이한 값들을 사용함으로써 2개 이상의 값(0 또는 1)의 비트를 허용한다.
예시적인 일 실시예에서, 수 개의 역-반사체(42 또는 52)들(예를 들면, 두 개의 역-반사체(42 또는 52)들)은 리시버 상의 공지된 이치들에 위치 설정된다. 리시버 상의 두 개의 역-반사체(42 또는 52)들은 리시버, 뿐만 아니라 드러그 또는 붐을 사용하여 무결성 감시를 허용한다.
예시적인 일 실시예에서, 탱커/리시버 LPI/LPD 데이터링크는 위치 정보를 탱커(24)의 오퍼레이터에게, 항공기 오퍼레이터(AVO)의 오퍼레이터에게, 붐 오퍼레이터와 같은 탱커 승무원, 등에게 통신하기 위해 사용된다. 리시버는 레이저 위치 설정 시스템 x, y, z 데이터, 탱커 속도와 가속도들, 및 탱커의 오일러 각도를 활용하여 탱커(24)를 안전하게 조작하고 탱커 뒤의 정위치를 유지한다.
다양한 실시예들에서 LIDAR 디바이스(22)를 사용하여, 역-반사체(42 및 52)들에 대한 정밀한 위치 감지가 제공될 수 있다. LIDAR 위치 정밀도는 리시버가 탱커(24)에 더 근접하게 이동함에 따라 개선되며 LIDAR 위치 감지 무결성은 각각의 스캔에 의해 역-반사체(42 또는 52)들 사이의 거리를 측정하고 식별함으로써 식별된다. 이와 같이, 리시버의 역-반사체 신호/노이즈는 리시버가 탱커(24)에 더 근접하게 이동함에 따라 개선된다. 다양한 실시예들에서, 무결성 감시를 위해서, LIDAR 디바이스(22)는 붐(34)의 역-반사체(42 또는 52)들에 의해 후속되는 리시버의 역-반사체(42 또는 52)들을 스캐닝할 수 있고 붐(34)의 역-반사체(42 또는 52)들 사이의 거리가 허용오차(예를 들면, 미리 결정된 허용 오차)를 초과하면, 리시버의 역-반사체(42 또는 52)들로부터 데이터가 무효로서 표시될 수 있고, LIDAR 디바이스(22)는 다음 스캔(예를 들면, 20 Hz 스캔)을 수행할 수 있다. 또한, 다양한 실시예들에서, 3개의 무효 스캔들과 같은, 미리 결정된 개수의 무효 스캔들 이후에, LPS(20)는 실패된 것으로서 선언된다.
대안적인 일 실시예에서, AR 작동은 전방을 바라보는 항공기(30)에 장착된 LIDAR 디바이스(22)를 사용하여 달성될 수 있다. 반사체(28)들은 탱커(24)에 대해 항공기(30)의 상대 위치를 결정하기 위해 탱커(24) 상에 제공될 수 있다. 예를 들면, 반사체(28)들은 붐(34) 근처와 같은 탱커(24)의 본체 상에, 붐(34) 자체 상에, 탱커(24)의 날개(들) 등 상에 제공될 수 있다. 선택적으로, 반사체(28)들은 리셉터클(36)에 대한 붐(34)의 조종 동안 붐 오퍼레이터에 의해 사용될 수 있는 리셉터클(36) 근처와 같이 항공기(30) 상에 제공될 수 있다. 날개(들) 상에 반사체(28)들을 제공하는 것은 항공기(30)가 탱커(24)의 롤(roll) 각도, 뱅크(bank) 각도, 속도 등과 일치하고 접촉 위치를 유지하고 탱커(24) 뒤 정위치를 유지하는 것을 허용한다. 선택적으로, 항공기(30)는 분리 작동을 수행하도록 탱커(24)의 분리 라이트를 관측하기 위한 카메라를 포함할 수 있다. 선택적으로, 항공기(30)는 분리 작동과 관련된 정보, LIDAR 디바이스(22)에 의해 결정된 위치 정보와 관련된 정보 또는 다른 정보와 같은 통신 정보에 대해 탱커(24)와의 데이터링크를 설정할 수 있다.
도 7 및 도 8은 프로브/드러그 AR 적용을 위해 사용되는 LPS(20)의 예시적인 실시예를 예시한다. LIDAR 디바이스(22)는 (예를 들면, 탱커(24)의 하나 또는 양 날개들 상에 위치될 수 있는) 호스 부착 지점 위와 같은 대략 탱커(24) 내에 장착되고 접촉부, 선미, 대기 AR 및 수정된 관측 및 포스트 탱킹(post tanking) 위치들을 포함하는 탱커(24) 뒤의 영역을 스캐닝할 수 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 호스(130)는 항공기(30)의 프로브(134)와의 맞물림을 위해 탱커(24)로부터 나온다. LIDAR 디바이스(22)가 탱커(24)의 상이한 부분들에 부착될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 예를 들면, LIDAR 디바이스(22)는 항공기의 날개의 상이한 부분들에 부착될 수 있고 후방을 향할 수 있다.
LIDAR 디바이스(22)는 시야(136)로서 도시된 탱커(24) 후방 및 아래 영역을 스캐닝할 수 있다. 이에 따라, 이러한 실시예에서, 시야(136) 내에서 LIDAR 디바이스(22)에 의해 스캐닝하는 것은 접촉부, 선미, 대기 AR, 및 수정된 관측 및 포스트 탱킹 위치들을 포함한다. 작동 중, 리시버(예를 들면, 도 1에 도시된 반사체(28)들로부터 형성됨)가 탱커(24)에 접근함에 따라 LIDAR 디바이스(22)의 정밀도가 일반적으로 증가하는데, 이는 몇몇 실시예들에서 접촉시 센티미터 미만의 정밀도를 제공한다. 이러한 프로브-드러그 AR 적용에서, LIDAR 디바이스(22)가 리시버들, 즉 항공기(30)를 스캐닝하고 "보도록" 관측 및 포스트 탱킹 위치들이 탱커(24) 뒤로 이동되는 점에 유의하여야 한다.
도 7 및 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 실시예에서 역-반사체들인 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들은 드러그(140)의 일 부분 및 프로브(142)의 일 부분에 부착된다. 예를 들면, 이러한 실시예에서, 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들이 드러그(140)의 기부 및 프로브(142)의 하부 부분에 부착된다. 비록 동일하게 공간 이격된 배열(120도 이격됨)로 드러그(140)에 장착된 3개의 반사체(28)들(반사체(28)들의 어레이일 수 있음)이 도시되지만, 상이한 상대 간격을 가지는 상이한 개수들의 반사체(28)들이 제공될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 예시된 실시예에서, 반사체(28)들에 대한 간격이 반사체(28)들 중 두 개 이상에 제공되어서 항상 LIDAR 디바이스(22)를 볼 수 있게 한다. 임의의 커플링 수단이 예를 들면, 반사체(28)들을 드러그(140), 프로브(142), 또는 다른 부분들(예를 들면, 항공기(30)의 꼬리)에 장착하기 위해 사용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 부가적으로, 여기서 더 상세하게 설명된 바와 같이, 반사체(28)들은 탐지를 가능하게 하고 요구된 RNP를 제공하도록 배열체 또는 어레이에 부착된다.
일 실시예에서, 역-반사체들로서 제공된 반사체(28)들은 위치 신호들 또는 데이터를 반송시켜 리시버 탐지 범위를 증가시킨다. 다양한 실시예들에서, 붐/리셉터클 AR 적용과 유사하게, LIDAR 디바이스(22)는 단지 반사체 x, y, z 위치를 탐색하고 반송시키도록 구성되고 영상을 발생시키지 않는다. 그러나, 다른 실시예에서, 영상은 예를 들면 급유될 항공기(30)의 유형을 식별하는 것과 같은 부가 정보를 제공하기 위해 발생될 수 있다. 부가적으로, 반사체(28)들의 상이한 배열들은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 붐/리셉터클 AR 적용과 관련하여 설명된 바와 같이 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 5는 역-반사체(42)의 1차원(1D) 어레이(40)를 예시하며 도 6은 역-반사체(52)의 2차원(2D) 어레이(50)를 예시한다. 작동 중, 역-반사체(42 및 52)들은 증가된 신호/노이즈를 제공하고 데이터 인코딩을 허용한다. 특히, 증가된 신호/노이즈에 대해, 역-반사체(42 및 52)들은 리시버가 더 먼 거리에서 탐지될 수 있게 한다. 부가적으로, 인코딩 정보에 대해, 역-반사체(42 및 52)들은 코딩된 데이터를 제공하도록 배열되거나 정렬될 수 있어 각각의 역-반사체(42 및 52)들에 대한 확실한 식별을 허용하고 LIDAR 디바이스(22)(도 1에 도시됨)가 무결성 감시를 위해 드러그(140)와 이의 인코딩된 역-반사체들 사이의 거리를 계산하는 것을 허용한다.
예시적인 일 실시예에서, LIDAR 디바이스(22)는 드러그(140)의 기하학적 형상 및, 드러그(140)에 부착된 역-반사체(42 또는 52)와 같은, 반사체(28)의 식별에 관한 정보(역-반사체(42 또는 52)의 패턴으로부터의 인코딩된 정보를 기초로 하는 것과 같음)로 구성될 수 있다(예를 들면, 미리-프로그래밍될 수 있다). 일 실시예에서, 프로브(142)의 그리고 드러그(140)의 역-반사체(42 또는 52)들의 측정 위치(x, y, z)를 비교하고 역-반사체(42 또는 52)들 사이의 거리를 계산함으로써, LIDAR 디바이스(22)는 실시간으로 무결성 및 정밀도 추정치들을 생성하고 탱커(24) 및/또는 항공기(30)의 AAR 시스템에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 정보는 이어서 항공기 오퍼레이터(AVO) 또는 탱커(24)의 승무원에게 제공될 수 있다. 이에 따라, 다양한 실시예들에서, 드러그(140) 상의 역-반사체(42 또는 52)들은 고 신뢰의 무결성 감시를 제공한다. 예를 들면, 역-반사체(42 및 52)의 공지된 또는 예상된 패턴들은 예를 들면, 드러그(140) 및 프로브(142)를 확실히 식별하도록 위치될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 드러그(140)에 부착된 역-반사체(42 또는 52)들은 유일하다(예를 들면, 상이하게 코딩된 데이터를 사용함)는 점에 유의하여야 한다.
다양한 실시예들에서, 탱커/리시버의 낮은 인터셉트 가능성/LPI/LPD 데이터링크의 낮은 탐지 가능성은 탱커(24)로부터 리시버로, 리시버로부터 탱커(24)로, 또는 AVO로부터 탱커(24)로 분리 명령을 통신하고, 이에 부가하여 탱커 승무원과 AVO 사이의 통신을 가능하게 하기 위해 사용된다. 리시버는 예를 들면, 1 Hz에서 a) 데이터링크 방향 검색; b) 데이터링크 무선 범위 측정; 및 c) 탱커 상태 데이터(즉, 탱커 고도, 진로(heading), 오일러 각도들, 및 기속(air speed))를 사용하는 이러한 데이터링크를 사용함으로써 탱커(24)와 랑데부될 수 있다.
LIDAR FOV(26)는 또한 랑데부 동안 더 넓은 영역을 포함하도록 조정될 수 있다. 예를 들면, 리시버가 로케이팅되면, LIDAR FOV(26)는 리시버 및 드러그 역-반사체들이 스캔 속도를 증가시키도록 로케이팅되는 영역으로 제한될 수 있다. 즉, 역-반사체(52)들이 로케이팅되고 리시버의 ID가 식별된 후, LIDAR 디바이스(22)는 리시버의 마지막으로 공지된 위치(및 무결성 감시를 위한 드러그 역-반사체들)를 활용함으로써 각각의 연속적인 스캔 상에 리시버를 위치시키고 y, z 스캔 구역의 나머지를 무시하도록 탐색을 엄격하게 할 수 있다. 예시된 작동에서, 프로브/드러그 AR 작동 동안, 리시버가 대기 AR 위치에 도달할 때 랑데부가 완료되며, 이는 본원에서 설명된 바와 같이 LPS(20)에 의해 식별된다. 탱커(24)는 이어서 드러그(140)를 풀고 예를 들면, 20 Hz에서 드러그(140) 및 리시버 x, y, z 위치 데이터 그리고 탱커 상태 위치를 탱커/리시버 데이터링크를 통해 전달하기 시작한다. 1차원 LPS x, y, z 데이터, 및 탱커의 오일러 각도를 활용하여 탱커(24)를 안전하게 조작하고 탱커(24) 후방의 정위치를 유지한다.
LIDAR 디바이스(22)는 탱커의 에어 스페이스로 들어갈 수 있는 다른 리시버들을 찾기 위해 예를 들면, 1 Hz에서 완전한 FOV를 여전히 스캐닝하면서, 예를 들면, 20 Hz에서 리시버의 위치를 업데이트할 수 있다. 필요한 경우, LIDAR 디바이스(22)는 탱커(24) 상의 부가 레이저 전송기 및 리시버 상의 레이저 리시버와 접촉하도록 대기 AR 위치로부터의 VOIP 데이터링크로서 사용될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 미리 결정된 경로를 따라서 프로브(142)의 중앙에 대응하는 유선(streamline)과 프로브(142)를 정렬한다. 리시버와 드로그(140) 사이의 거리의 감소가 중단될 때, LIDAR은 드로그(140)가 플러그 결합(성공적인 결합)되었음을 알고 미리 결정된 x, y, z 위치로 전방으로 이동하고 연료를 받기 위해 안정화된다. 드러그(140)가 프로브(142)로부터 분리되었는지를 결정하도록 연속 모니터로서 드로그(140)로부터 리시버로 미리 결정된 거리를 LIDAR이 활용하는 점에 유의하여야 한다.
재급유가 완료될 때, 리시버는 선미로 후방으로 이동하고, 탱커(24)로부터 제거될 때, 리시버는 대기 AR 위치로 다시 이동하고 이어서 탱커(24)를 떠난다. 이에 따라, LPS(20)는 카메라의 사용 없이 프로브/드로그 AR을 가능하게 한다. 다양한 실시예들에 대한 변화예 및 수정예가 고려된다.
도 9 내지 도 11은 항공 모함과 같은, 선박(150)의 갑판 상에 항공기(30)를 착륙시키기 위해 사용된 LPS(20)를 예시한다. 그러나, LPS(20)를 사용하여 얻어진 위치 설정 정보는, 예를 들면 바다 외 적용을 포함하는 상이한 착륙 적용들을 위해 사용될 수 있다. LPS(20)는 허브(150)를 나타내는 선박(150)에 부착된 LIDAR 디바이스(22)로서 예시되는 위치 결정 디바이스를 포함한다. 허브(150)는 항공기(30)로 대표되는 접근 물체(30)를 위한 타겟 또는 목적지를 형성한다. LIDAR 디바이스(22)는 선박(150)의 상이한 부분들에 부착될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, LIDAR 디바이스(22)는 프레넬 렌즈 광학 착륙 시스템(FLOLS)(152) 상에 장착될 수 있고 선박(150)의 후방을 보도록 지향된다.
LIDAR 디바이스(22)는 다양한 실시예에서 선박(150)의 후방에 위치되는 규정된 시야(156)를 스캐닝하도록 지향될 수 있다. 시야(156)는 예를 들면, 선박(150)의 후방으로부터, 미리 결정된 각도 스캐닝 범위 및 거리 범위일 수 있다. 시야(156)에 대한 매개변수들은 하나 또는 둘 이상의 상이한 유형들의 항공기의 탐지를 허용하도록 규정될 수 있다. 예를 들면, 예시된 실시예에서, 시야(156)는 항공기(30)에 부착되고/되거나 선박(150) 상에 위치된 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들을 스캐닝하도록 규정된다. 예시된 실시예에서, 역-반사체들로서 형성된 반사체(28)들은 UAV 노즈 기어(154) 및 선박(150)의 갑판 에지 상에 장착된다. 물체(30)가 허브(150)에 접근하여 허브(150)와의 랑데부를 시도할 때, 허브(150)는 물체(30)를 위한 타켓 또는 목적지를 형성한다. 예시된 실시예에서, 허브(150)는 스스로 이동하고 물체(30)는 이 같이 이동하는 허브(150)와의 랑데부를 시도한다.
일 실시예에서, 항공기(30)는 항공기(30)의 하부 또는 착륙 장치에 부착된 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들을 갖는 UAV이다. 다양한 실시예들에서, 반사체(28)들은 항공기(30)의 다른 위치들에 제공될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들은 착륙 작동시 사용될 수 있는 선박(150)에 대해 항공기(30)의 위치 결정에 사용하기 위한 정보를 인코딩하는 역-반사체와 같은 임의의 유형의 반사체일 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들의 배열 및/또는 구성은 원하는 대로 변화될 수 있거나, 인코딩된 정보(예를 들면, 상승된 표면 상에 선택적으로 위치되는 반사체(28)들의 패턴 또는 어레이)를 제공하는 것이 요구될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 위치 정보(또는 본원에서 설명된 바와 같은 다른 정보)는 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들로부터의 단지 반사 정보, 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들로부터의 단지 고도 정보, 또는 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들로부터의 반사 및 고도 정보를 사용하여 인코딩되고 결정될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)는 LIDAR 디바이스(22)의 레이저의 파장에 맞춰지는 역-반사체이다.
이에 따라, LIDAR 디바이스(22)로 스캐닝함으로써, 하나 또는 둘 이상의 반사체(28)들로부터 인코딩된 정보는 착륙 작동들 동안 선박(150)의 일 부분과 항공기(30)의 일 부분의 정렬을 가능하게 하기 위해 결정되고 사용될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, LIDAR 디바이스(22)는 시야(156) 내의 임의의 반사체(28)들을 식별하기 위하여 방위각 및 상승 방향으로의 스캐닝을 수행하도록 구성된다. 예를 들면, 몇몇 실시예들에서, LIDAR 디바이스(22)는 항공기(30)의 일 부분(예를 들면, 착륙 장치, 꼬리 후크, 등)을 식별하도록 및/또는 선박(150)의 일 부분(예를 들면, 제동 장치, 착륙을 위한 중심선, 등)을 식별하도록 3차원(3D) LIDAR 스캐닝을 수행한다.
LPS(20)는 선박 관련 GPS 무결성 모니터와 같은, 다른 위치 또는 로케이션 위치 시스템들과 관련하여 사용될 수 있다. LPS(20)는 백업(back-up) 착륙 안내 시스템으로서 또는 주 착륙 안내 시스템으로서 사용될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 실시예들을 사용하여, 데이터링크는 선박(150)(캐리어 베슬(CV))과 항공기(30) 사이에 설정될 수 있고 양 시스템들로부터의 위치 설정 정보는 착륙 작동을 보조하기 위해 함께 사용될 수 있다. 선택적으로, LIDAR 디바이스(22)는 은폐물(obscurant)-관통 LIDAR일 수 있어 특별한 펄스 형상들 및 반송 프로세싱을 사용함으로써 은폐물(예를 들면, 먼지, 안개, 눈, 비)을 "투시한다".
작동 중, LPS(20)는 UAV와 같은 노즈 기어 역-반사체들과 같은 반사체(28)들에 대한 탐색을 연속적으로 스캐닝한다. 몇몇 실시예들에서, LPS(20)는 기상 상태들에 따라 선박(150)으로부터 2마일 또는 그 초과에서 UAV 항공기를 탐지한다. 각각의 스캔에 대해, LIDAR 디바이스(22)는 선박(150)의 갑판 상의 갑판 역-반사체들을 탐지하고 LPS 무결성을 식별한다. UAV가 탐지될 때, UAV의 역-반사체는 꼬리 번호를 스캐닝하고, 활공각(glide slide) x/y/z 위치를 결정한다. 꼬리 번호 및 x/y/z 위치는 예를 들면, 20 Hz에서 CV/UAV 데이터링크를 통해 각각의 UAV로 송신되는 반면, UAV는 LPS(20)의 시야(156)에 머무르고 선박 상의 착륙을 실행한다. UAV VMS는 또한 선박 관련 GPS 무결성 모니터로서 LPS x/y/z을 사용할 수 있다. 태양 간섭(sun interference)이 레이저의 주파수에 중심이 맞추어진 노치 필터로 완화될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
몇몇 실시예들에서, 단순 차이, 선박 관련 GPS(simple difference, ship-relative GPS)(보통 위성들을 근거로 한, 약 2m(95%))가 선박(150) 주위로 조종하기 위해 사용된다. 특히, CV 접근/활공각 제어에 대해 후술되는 것이 수행될 수 있다.
1. LPS(20)가 작동될 때까지(LPI/LPD 고속 데이터링크를 요구하지 않음) 단순 차이, 선박 관련 GPS 활용;
2. 백업으로서 단순 차이, 선박 관련 GPS로 LPS(20)를 활용하여 CV 접근을 완료;
3. UAV가 LPS(20)의 시야(156)를 벗어날 때, 최종의 명확한 x/y/z 위치 및 CV 오일러 각도를 사용하여 갑판을 정리하도록(clear) 볼터 궤적(bolter trajectory) 결정;
4. UAV가 와이어를 갭처하는 경우, CV 착륙 완료; 또는
5. UAV가 와이어를 캡처하지 않는 경우: 관성 측정 유닛(IMU) 및 CV 오일러 각도를 사용하여 볼터 궤적으로 비행하고 CV가 정리되면, CV 주위로 조작하기 위해 단순 차이, 선박 관련 GPS로 다시 스위칭.
예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, LIDAR 스캔(영역(170)으로 표시됨)은 중심선에서 캡처 와이어를 포함하도록 증가될 수 있고 반사체(28)들은 캡처 와이어 및/또는 중심선과 관련될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
이에 따라, LPS(20)는 붐/리셉터클 AR, 프로브/드로그 AR 또는 선박 착륙과 같은, 상이한 적용 분야들에서 사용될 수 있다. 다양한 실시예들은 레이저 위치 설정을 위해 도 12에 도시된 바와 같은 방법(180)을 제공한다. 다양한 실시예들에서, 상기 방법(180)은 예를 들면, 본원에서 논의된 다양한 실시예들(예를 들면, 시스템들 및/또는 방법들)의 양태들 또는 구조물들을 이용할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 특정 단계들이 생략되거나 부가될 수 있으며, 특정 단계들이 조합될 수 있고, 특정 단계들이 일시에 수행될 수 있고, 특정 단계들이 동시에 수행될 수 있고, 특정 단계들이 다수 단계들로 분리될 수 있고, 특정 단계들이 상이한 순서로 수행될 수 있고 또는 특정 단계들 또는 일련의 단계들이 반복 방식으로 재수행될 수 있다.
특히, 상기 방법(180)은 단계(182)에서 본원에서 설명된 역-반사체들과 같은 하나 또는 둘 이상의 반사체들을 리시버 항공기에 커플링하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 반사체들은 리시버 항공기의 재급유 컴포넌트들에 부착될 수 있다. 여기서 설명된 바와 같이, 반사체들은 패턴으로 배열될 수 있고 또한 고도 특성들을 포함할 수 있다.
상기 방법(180)은 단계(184)에서 LIDAR 장치를 탱커 항공기 또는 선박에 커플링하는 단계를 포함한다. 예를 들면, LIDAR 디바이스는 선박의 착륙 부분 또는 탱커 항공기의 재급유 컴포넌트에 부착될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 반사체들이 또한 탱커 항공기에(예를 들면, 탱커 항공기의 재급유 부분에) 또는 선박에 부착될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
상기 방법(180)은 단계(186)에서 정보를 인코딩하도록 반사체들을 구성하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 본원에서 설명된 바와 같이, 반사체들의 배열 또는 구성(예를 들면, 패턴 또는 상대 간격)은 LIDAR 스캔에 의해 요구된 정보를 인코딩하기 위해 사용될 수 있다. 상기 방법(180)은 단계(188)에서 인코딩된 정보로부터 위치 데이터를 결정하는 단계를 더 포함한다. 예를 들면, 본원에서 설명된 바와 같이, 탱커 항공기(또는 탱커 항공기의 재급유 부분들) 또는 선박에 대한 리시버 항공기의 상대 위치와 같은 위치 데이터가 결정될 수 있다.
상기 방법(180)은 또한 단계(190)에서 위치 데이터를 기초로 하여 AR 작동 또는 착륙을 제어하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 리시버 항공기의 재급유 위치 또는 리시버 항공기의 착륙 위치는 위치 데이터를 기초로 하여 원격 로케이션으로부터 제어될 수 있다.
다양한 컴포넌트들, 특징들 및 기능성을 포함하는 장치 및 방법들의 상이한 예들 및 양태들이 본원에서 개시된다. 본원에서 개시된 장치 및 방법들의 다양한 예들 및 양태들이 본원에서 개시된 장치 및 방법들의 임의의 다른 예들 및 양태들의 컴포넌트들, 특징들, 및 기능성들 중 어느 하나를 임의의 조합으로 포함할 수 있으며 이 같은 가능성들 모두는 본 개시물의 사상 및 범주 내에 있는 것으로 의도된다는 점에 유의하여야 한다.
예시된 실시예들의 컴포넌트들의 특별한 배열(예를 들면, 개수, 유형, 배치 등)이 다양한 대안적인 실시예들에서 수정될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 다양한 실시예들에서, 상이한 개수들의 주어진 모듈, 시스템, 또는 유닛이 이용될 수 있으며, 상이한 유형 또는 유형들의 주어진 모듈, 시스템, 또는 유닛이 이용될 수 있으며, 다수의 모듈들, 시스템들, 또는 유닛들(또는 이의 양태들)이 조합될 수 있고, 주어진 모듈, 시스템, 또는 유닛이 복수의 모듈들(또는 서브-모듈들), 시스템들(또는 서브-시스템들) 또는 유닛들(또는 서브-유닛들)로 분할될 수 있거나, 주어진 모듈, 시스템, 또는 유닛이 부가될 수 있거나, 주어진 모듈, 시스템 또는 유닛이 생략될 수 있다.
다양한 실시예들이 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 다양한 실시예들 및/또는 컴포넌트들, 예를 들면, 그 안의 모듈들, 시스템들, 또는 컴포넌트들 및 제어기들이 또한 하나 또는 둘 이상의 컴퓨터들 또는 프로세서들의 부분으로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 또는 프로세서는 연산 디바이스, 입력 디바이스, 디스플레이 유닛, 및 인터페이스를 포함할 수 있다. 컴퓨터 또는 프로세서는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는 통신 버스에 연결될 수 있다. 컴퓨터 또는 프로세서는 또한 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 리드 온드 메모리(ROM)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 또는 프로세서는 하드 디스크 드라이브 또는 솔리드 스테이트 드라이브, 광학 드라이브, 등과 같은 이동식 저장 드라이브일 수 있는 저장 디바이스를 더 포함할 수 있다. 저장 디바이스는 또한 컴퓨터 프로그램들 또는 다른 명령들을 컴퓨터 또는 프로세서로 로딩하기 위한 다른 유사 수단일 수 있다.
본원에서 사용된, 용어 "컴퓨터", "제어기", "시스템", 및 "모듈"은 각각 마이크로제어기들, 축소 명령어 세트 컴퓨터(RISC)들, 주문형 반도체들(ASICs), 논리 회로들, GPU들, FPGA들, 및 본원에서 설명된 기능들을 실행할 수 있는 임의의 다른 회로 또는 프로세서를 사용하는 시스템들을 포함하는 임의의 프로세서-기반 또는 마이크로프로세서-기반 시스템을 포함할 수 있다. 상기 예들은 단지 예시적이고 이에 따라 용어 "모듈", "시스템", 또는 "컴퓨터"의 정의 및/또는 의미를 어떠한 방식으로도 제한하고자 하는 것은 아니다.
컴퓨터, 모듈, 시스템, 또는 프로세서는 입력 데이터를 프로세싱하도록, 하나 또는 둘 이상의 저장 요소들 내에 저장되는 명령어들의 세트를 실행한다. 저장 요소들은 또한 원하는 대로 또는 필요한 대로 데이터 또는 다른 정보를 저장할 수 있다. 저장 요소는 프로세싱 기계 내의 물리적 메모리 요소 또는 정보 소스의 형태일 수 있다.
명령어들의 세트는 본원에서 설명되고/설명되거나 예시된 다양한 실시예들의 방법들 및 프로세스들과 같은 특정 작동들을 수행하도록 프로세싱 기계로서 컴퓨터, 모듈, 시스템, 또는 프로세서에 명령을 할 수 있는 다양한 명령들을 포함할 수 있다. 상기 명령어들의 세트는 소프트웨어 프로그램의 형태일 수 있다. 상기 소프트웨어는 시스템 소프트웨어 또는 어플리케이션 소프트웨어와 같은 다양한 형태일 수 있고, 실감형(tangible) 및 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서 실시될 수 있다. 또한, 소프트웨어는 개별 프로그램들, 시스템들, 또는 모듈들들의 수집체, 대형 프로그램 내의 프로그램 모듈, 또는 프로그램 모듈의 일 부분의 형태일 수 있다. 상기 소프트웨어는 또한 객체 지향 프로그래밍의 형태의 모듈러 프로그래밍을 포함할 수 있다. 프로세싱 기계에 의한 입력 데이터의 프로세싱은 오퍼레이터 명령들에 응답하여, 또는 이전의 프로세싱의 결과들에 응답하여, 또는 다른 프로세싱 기계에 의해 이루어진 요청에 응답하여 이루어질 수 있다.
본원에서 사용된, 용어들 "소프트웨어" 및 "펌웨어"는 상호 교환 가능하고, RAM 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 비휘발성 RAM(NVRAM) 메모리를 포함하는 컴퓨터에 의한 실행을 위해 메모리 내에 저장된 임의의 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 상기 메모리 유형들은 단지 예시적이고, 이에 따라 컴퓨터 프로그램의 보관을 위해 사용가능한 메모리 유형들에 대한 것으로 제한하는 것은 아니다. 다양한 실시예들 중 개별 컴포넌트들은 사용자 관련 로케이션, 구성 및/또는 컴퓨터 시스템의 특정 하드웨어를 요구하지 않으면서, 예를 들어 연산 파워의 동적 할당을 허용하기 위해 가상 현실화되어 클라우드 유형의 컴퓨터 환경에 의해 호스트될 수 있다.
상기 설명은 예시적인 것이지 제한적이지 않은 것으로 의도된다는 점을 이해하여야 한다. 예를 들면, 위에서 설명된 실시예들(및/또는 이의 양태들)은 서로 조합하여 사용될 수 있다. 게다가, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 실시예들의 사상에 대한 특별한 상황 또는 재료를 이용하는 다수의 수정예들이 이루어질 수 있다. 본원에 설명되는 치수, 재료의 유형들, 다양한 컴포넌트들의 지향들 및 다양한 컴포넌트들의 개수 및 위치들은 특정 실시예들의 매개 변수들을 규정하는 것으로 의도되지 않으며, 결코 제한하지 않으며 단지 예시적인 실시예들이다. 청구범위의 범위 및 사상 내에서의 다수의 다른 실시예들 및 수정예들은 상기 설명의 검토시 당업자에게 자명하게 될 것이다. 그러므로, 다양한 실시예들의 범주는 이 같은 청구항들의 자격이 부여된 등가예들의 총 범주와 함께, 첨부된 청구항들을 참조하여 결정되어야 한다. 첨부된 청구항들에서, 용어 "포함하는" 및 "그 안에"는 각각의 용어 "포함하는" 및 여기서"에 대한 일반적인 영어의 동일 의미들로서 사용된다. 더욱이, 아래 청구항들에서, 용어 "제 1", "제 2", 및 "제 3" 등은 단지 부호들로서 사용되며, 이들의 대상들에 대한 수치적 요건을 부과하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 아래 청구항들의 한정들은 수단+기능 형식(means-plus-function format)으로 작성되지 않았으며, 이 같은 청구항 한정이 추가 구성이 없는 기능의 진술 이후에 문구 "~을 위한 수단"을 확실하게 사용하지 않고 또는 사용하는 한 35 U.S.C. § 112, 문단 (f)를 기초로 하여 해석되는 것이 의도되지 않는다.
이러한 작성된 설명은 다양한 실시예들을 개시하기 위한, 또한 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 제조 및 이용하고 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 포함한 다양한 실시예들을 당업자가 실시하는 것을 가능하게 하기 위한 예들을 사용한다. 다양한 실시예들의 특허 가능 범위는 청구항들에 의해 규정되고 당업자에게 일어나는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이 같은 다른 예들은, 예들이 청구항들의 내용과 상이하지 않은 구성적 요소들을 가지는 경우 또는 상기 예들이 청구항들의 내용과 작은 차이를 갖는 등가의 구성적 요소를 포함하는 경우, 청구항들의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (24)

  1. 레이저 위치 설정시스템으로서,
    허브에 장착된 광 탐지 및 거리 측정(LIDAR) 디바이스; 및
    항공기의 일 부분에 부착되고 상기 LIDAR 디바이스에 의해 스캐닝가능한 정보를 인코딩하도록 구성되는 하나 또는 둘 이상의 반사체들을 포함하며,
    상기 LIDAR 디바이스는 상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들을 식별하고 상기 인코딩된 정보를 기초로 하여 위치 데이터를 결정하기 위해 시야(field of view)를 스캐닝하도록 구성되는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들은 하나 또는 둘 이상의 역-반사체들을 포함하는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들은 패턴으로 배열되는,
    레이저 위치 설정 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 패턴은 1차원 어레이인,
    레이저 위치 설정 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 패턴은 2차원 어레이인,
    레이저 위치 설정 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들은 상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들이 장착되는 표면에 대해 상승되는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브는 상기 항공기용 타겟을 규정하고 상기 항공기는 상기 허브와 랑데부하기 위해 상기 허브를 향하여 이동하고, 상기 LIDAR 디바이스는 상기 허브에 대한 상기 항공기의 상대 위치를 결정하는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들은 상기 항공기들 상의 두 개 이상의 반사체들 사이의 거리를 기초로 하여 LIDAR 디바이스에 인코딩된 데이터를 제공하도록 차별화된 두 개 이상의 리플렉터들을 상기 항공기 상에 포함하는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 LIDAR 디바이스는 상기 LIDAR 디바이스에 대한 상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들의 근접도를 기초로 하여 조정된 조정가능한 시야를 갖는,
    레이저 위치 설정 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사체들 중 하나 이상은 상기 허브의 일 부분에 부착되고 상기 반사체들 중 하나 이상은 상기 항공기에 부착되며, 상기 LIDAR 디바이스는 상기 허브 상의 하나 이상의 반사체와 상기 항공기 상의 하나 이상의 반사체 사이의 상대 거리를 결정하는,
    레이저 위치 결정 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브는 탱커(tanker) 항공기이고, 상기 항공기는 공중 재급유 작동 동안 상기 탱커 항공기와 랑데부하며, 상기 LIDAR 디바이스는 상기 공중 재급유 작동 동안 상기 탱커 항공기에 대한 상기 항공기의 상대 위치를 결정하는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브는 탱커 항공기이고 상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들은 상기 항공기의 리셉터클(receptacle) 및 상기 탱커 항공기의 붐(boom)에 부착되는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브는 탱커 항공기이고, 상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들은 상기 탱커 항공기의 드로그(drogue) 및 상기 항공기의 프로브(probe)에 부착되는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브는 탱커-리시버 데이터링크를 더 포함하는 탱커 항공기이고, 상기 탱커-리시버 데이터링크는 대략 1 Hz에서 방향 검색, 무선 거리 측정, 또는 전송하는 탱커 상태 데이터 중 하나 이상을 가능하게 하는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브는 선박이고, 상기 항공기는 착륙 작동 동안 상기 선박과 랑데부하고, 상기 LIDAR 디바이스는 상기 착륙 작동 동안 상기 선박의 착륙 갑판에 대한 상기 항공기의 상대 위치를 결정하는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브는 선박이고 상기 LIDAR 디바이스는 상기 선박의 프레넬 렌즈 광학 착륙 시스템(FLOLS)에 장착되고, 상기 반사체들 중 하나 또는 둘 이상은 상기 항공기의 노즈(nose) 기어 및 상기 선박의 일 부분에 부착되는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 반사체들은 상기 항공기에 대한 꼬리 번호(tail number) 정보를 인코딩하도록 구성되는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 항공기의 표면 상에 균등하게 이격된 패턴으로 배열된 복수의 반사체들을 더 포함하는,
    레이저 위치 설정 시스템.
  19. 레이저 위치 설정 방법으로서,
    허브에 장착된 광 탐지 및 거리 측정(LIDAR) 디바이스를 사용하여 상기 허브의 후방 시야를 스캐닝하는 단계; 및
    항공기에 부착된 하나 또는 둘 이상의 반사체들로부터의 인코딩된 정보를 기초로 하여 상기 시야 내의 상기 항공기에 대한 위치 데이터를 결정하는 단계를 포함하는,
    레이저 위치 설정 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 위치 데이터를 사용하여 상기 허브와 상기 항공기의 재급유 작동을 제어하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 위치 설정 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 위치 데이터를 사용하여 상기 허브와 상기 항공기의 착륙 작동을 제어하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 위치 설정 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 위치 데이터 결정 단계는 상기 허브에 부착된 하나 또는 둘 이상의 반사체들 및 상기 항공기에 부착된 하나 또는 둘 이상의 반사체들로부터의 인코딩된 정보를 기초로 하여 상기 허브에 대한 상기 항공기의 상대 위치를 결정하는 단계를 포함하는,
    레이저 위치 설정 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 인코딩 정보로부터 항공기 식별 데이터를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 위치 설정 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 LIDAR 디바이스를 사용하여 이전의 스캔을 기초로 하여 시야의 크기를 변경하는 단계를 더 포함하는,
    레이저 위치 설정 방법.
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