KR20210066871A

KR20210066871A - 표적 항공 차량 무력화 및 포획을 위한 배치 가능한 항공 대책

Info

Publication number: KR20210066871A
Application number: KR1020217012423A
Authority: KR
Inventors: 프래서 엠. 스미스; 마르크 엑스. 올리비어
Original assignee: 사르코스 코퍼레이션
Priority date: 2018-10-03
Filing date: 2019-10-03
Publication date: 2021-06-07
Also published as: US20200108922A1; KR102556155B1; JP2022504284A; WO2020112245A3; JP7185034B2; EP3837168A2; WO2020112245A2; US11465741B2

Abstract

검출된 표적 항공 차량의 항공 무력화를 위한 반격 무인 항공 차량(UAV)은 검출된 표적 항공 차량을 차단하기 위한 비행체 및 비행 제어 시스템을 포함하고, 검출된 표적 항공 차량을 포획하도록 작동 가능한 항공 차량 포획 대책(예를 들어, 그물)을 포함한다. 항공 차량 포획 대책은 반격 UAV에서 배치할 수 있는 그물을 포함할 수 있으며, 포획된 표적 항공 차량은 특정 위치로 전달될 수 있다. 검출된 표적 항공 차량의 항공 무력화를 위한 시스템은 표적 항공 차량을 검출하도록 작동하고 표적 항공 차량의 무력화를 위해 적어도 하나의 반격 UAV에 명령 데이터(위치 데이터 포함)를 제공하도록 작동할 수 있는 적어도 하나의 검출 센서를 포함하는 항공 차량 검출 시스템을 포함한다. 반격 UAV 및 시스템은 자율적으로 작동 가능하다. 연관 시스템 및 방법이 제공된다.

Description

표적 항공 차량 무력화 및 포획을 위한 배치 가능한 항공 대책

표적 항공 차량 무력화 및 포획을 위한 배치 가능한 항공 대책에 관한 것이다.

다중 로터 드론(multi-rotor drone), 고정윙 드론(fixed-wing drone), 틸트 로터 드론(tilt rotor drone)과 같은 무인 항공 차량(Unmanned aerial vehicle)(UAV)은 지난 10 년 동안 점점 인기를 얻고 있다. 이러한 인기는 지속적으로 개선되는 성능과 결합되어 우발적이든 고의적이든 다른 항공 차량 또는 구조물과의 충돌 측면에서 위협을 가한다. 정부 단지, 국제 공항, 원자력 또는 기타 발전소, 석유 화학 시설, 저수지, 스포츠 행사 및 인구가 많거나 중요한 기타 인프라 또는 위치에 대한 테러 공격과 같은 더욱 심각한 위협이 실현되고 가능성이 높아지고 있다. 이러한 위협에 기여하는 요인(factor)은 드론(drone)의 빠른 속도, 작은 특징, 여러 공격 드론의 동시 통합 공격 가능성, 점점 더 큰 페이로드를 운반하는 능력 등이다. 이러한 요인은 드론이 상대적으로 저렴하고 획득하기 쉬우며 휴대성이 뛰어나며 기동성이 뛰어나다는 사실로 인해 악화된다. 또한, 소비자용 드론은 내구성, 범위 및 탑재 하중 운송 능력 측면에서 극적으로 개선되고 있으며(예를 들어, 일부 소비자용 드론은 최대 50 파운드를 운반할 수 있고 다른 더 비싸고 고급 드론은 최대 400 파운드를 운반할 수 있음), 이는 상당한 양의 폭발물, 발사체, 생물 및/또는 화학 무기를 운반하기에 충분한다. 많은 경우에, 의도적인 공격을 위해 작동하는 드론은 단 몇 초 안에 발사되어 보호 경계로 날아갈 수 있으므로 공격하는 드론을 검출하고 무력화하는 데 최소한의 시간이 남게 된다.

이러한 모든 고려 사항을 염두에두고, 하나 이상의 저렴한 적대적 드론은 프로그래머/운영자가 매우 낮은 비용과 노력으로 잠재적으로 많은 양의 피해 및/또는 피해를 야기하면서 자율적으로 또는 수동으로 보호 구역으로 날아갈 수 있다. 기존 기술로 이러한 위협에 대응하는 것은 매우 비용이 많이 들고 복잡할 수 있으며, 특히 수백 에이커 또는 평방 킬로미터의 부동산과 관련된 상대적으로 넓은 영공(airspace)을 보호하려고 할 때 더욱 그렇다.

하나의 예에서, 본 개시는 표적 항공 차량의 항공 무력화를 위한 반격 무인 항공 차량("반격 UAV")을 제시한다. 반격 UAV는 검출된 표적 항공 차량을 차단하기 위해 반격 UAV의 비행을 제어하는 비행체 및 비행 제어 시스템을 포함할 수 있다. 반격 UAV는 비행체에 의해 운반되고 검출된 표적 항공 차량을 포획하도록 작동 가능한 항공 차량 포획 대책을 포함할 수 있으며, 이에 의해 표적 항공 차량을 무력화시킨다.

하나의 예에서, 반격 UAV는 표적 항공 차량의 위치를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함한다. 비행 제어 시스템은 표적 항공 차량의 검출된 위치에 기초하여 반격 UAV의 자율 비행을 제어하도록 작동 가능한 비행 제어기를 포함할 수 있다.

하나의 예에서, 반격 UAV는 비행체에 의해 지지되고 외부 항공 차량 검출 시스템에 통신 가능하게 결합된 무선 통신 장치를 포함한다. 통신 장치는 위치 데이터를 포함할 수 있는 명령 데이터를 외부 항공 차량 검출 시스템으로부터 수신하여 표적 항공 차량을 차단하도록 구성될 수 있으며, 명령 데이터는 외부 항공 차량 검출 시스템에 의해 검출된 표적 항공 차량과 연관될 수 있다.

하나의 예에서, 본 개시는 표적 항공 차량(target aerial vehicle)을 검출하고 무력화하기 위한 시스템을 제시한다. 시스템은: 비행체(flight body) 비행체 주위에 지지되고 UAV의 비행을 용이하게 하도록 작동 가능한 비행 제어 시스템(flight control system); 및 비행체에 의해 전달되는 항공 차량 포획 대책(aerial vehicle capture countermeasure)을 포함하는 반격 UAV를 포함할 수 있다. 시스템은 표적 항공 차량을 검출하도록 작동 가능한 적어도 하나의 검출 센서를 포함하는 항공 차량 검출 시스템(aerial vehicle detection system)을 포함할 수 있다. 항공 차량 검출 시스템은 반격 UAV에 의한 표적 항공 차량의 차단을 용이하게 하기 위해 반격 UAV에 명령 데이터를 제공하도록 작동 가능할 수 있다. 표적 항공 차량의 차단에 대응하여, 반격 UAV는 검출된 표적 항공 차량을 항공 차량 포획 대책으로 포획하도록 작동하여 표적 항공 차량을 무력화시킨다.

하나의 예에서, 항공 차량 검출 시스템은 표적 항공 차량의 위치를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함하는 탑재된 항공 차량 검출 시스템(on-board aerial vehicle detection system)을 포함한다. 비행 제어 시스템은 표적 항공 차량의 검출된 위치에 기초하여 반격 UAV의 자율 비행(autonomous flight)을 제어하도록 작동 가능한 비행 제어기(flight controller)를 포함할 수 있다.

하나의 예에서, 항공 차량 검출 시스템(aerial vehicle detection system)은 표적 항공 차량을 검출하도록, 및 반격 UAV에 의한 표적 항공 차량의 차단을 용이하게 하기 위해 명령 데이터를 반격 UAV에 제공하도록 작동 가능한 적어도 하나의 검출 센서를 포함하는 외부 항공 차량 검출 시스템을 포함할 수 있다.

하나의 예에서, 외부 항공 차량 검출 시스템(external aerial vehicle detection system)은 영공(airspace)을 모니터링 하기 위해 지상 기반 구조물(ground-based structure)과 연관되고, 및 적어도 하나의 검출 센서는 적어도 하나의 표적 항공 차량을 검출하도록 구성된 복수의 검출 센서를 포함한다.

하나의 예에서, 시스템은 복수의 반격 UAV 및 복수의 반격 UAV를 함께 결합하는 항공 차량 포획 대책을 포함할 수 있다. 복수의 반격 UAV는 항공 차량 포획 대책으로 표적 항공 차량을 포획하기 위해 협력 방식으로 작동할 수 있고, 이에 의해 표적 항공 차량을 무력화할 수 있다.

하나의 예에서, 본 개시는 표적 항공 차량의 항공 무력화 방법에 대해 설정한다. 방법은 비행 중 표적 항공 차량을 검출하는 단계; 표적 항공 차량을 차단하기 위해 복수의 반격 UAV를 작동하는 단계; 및 복수의 반격 UAV에 의해 전달되는 항공 차량 포획 대책으로 표적 항공 차량을 차단하여, 표적 항공 차량을 무력화하는 단계를 포함한다.

하나의 예에서, 표적 항공 차량을 검출하는 단계는 항공 차량 검출 시스템으로 동적 비행 위치를 추적하는 단계를 더 포함한다.

하나의 예에서, 이 방법은 표적 항공 차량의 협력된 무력화를 용이하게 하기 위해 복수의 반격 UAV 사이에서 위치 데이터를 통신하는 단계, 및 복수의 반격 UAV의 비행을 협력함으로써 항공 차량 포획 대응 수단을 배치 위치에 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점은 본 발명의 특징을 예로서 함께 예시하는 첨부 도면과 함께 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그리고, 여기서:
도 1은 본 개시 내용의 예에 따른 반격 UAV로 표적 항공 차량을 검출하고 무력화하기 위한 시스템을 그래픽 및 개략적으로 도시하는 예시이다.
도 2는 본 개시의 예에 따른 도 1의 시스템의 가능한 검출 및 통신 특징을 예시하는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 예에 따른 도 1의 반격 UAV 중 임의의 하나의 가능한 검출 및 작동 특징을 예시하는 블록도이다.
도 4a는 본 개시 내용의 일 예에 따라 적재 또는 접힌 위치에서 항공 차량 포획 대책을 운반하거나 지지하는 도 1의 반격 UAV 중 하나를 도시한다.
도 4b는 접힌 위치에서 배치 위치로 전이하는 항공 차량 포획 대책을 보여주는 도 4a의 반격 UAV를 도시한다.
도 4c는 도 4a의 반격 UAV를 도시하며, 배치 위치에서 항공 차량 포획 대책을 보여주고 표적 항공 차량을 포획할 준비가 되어 있다.
도 4d는 도 4a의 반격 UAV를 도시하며, 항공 차량 포획 대책 및 반격 UAV에 의해 방출되는 포획된 표적 항공 차량을 도시한다.
도 5a는 본 개시의 예에 따라 지상 상태에 있는 동안 받침대에 의해 지지되는 도 4a의 반격 UAV를 도시한다.
도 5b는 표적 항공 차량을 차단하고 무력화하기 위해 받침대로부터 배치된 도 4a의 반격 UAV를 도시한다.
도 6a는 본 개시의 다른 예에 따라, 적재 또는 접힌 위치에서 항공 차량 포획 대책을 운반하거나 지지하는, 도 1의 반격 UAV 중 다른 하나를 예시한다.
도 6b는 접힌 위치에서 배치 위치로 전이하는 항공 차량 포획 대책을 보여주는 도 6a의 반격 UAV를 도시한다.
도 6c는 도 6a의 반격 UAV를 도시하고, 배치 위치에서 항공 차량 포획 대책을 보여주고 표적 항공 차량을 포획할 준비가 되어있다.
도 7은 본 개시 내용의 다른 예에 따른 항공 차량 포획 대책을 지지하고 견인하는 반격 UAV를 도시한다.
도 8은 본 개시 내용의 다른 예에 따른 항공 차량 포획 대책을 지지하고 견인하는 반격 UAV를 도시한다.
예시된 예시적인 실시 예에 대한 참조가 이루어질 것이며, 이를 설명하기 위해 여기서 특정 언어가 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위를 제한하지 않는 것으로 의도된 것으로 이해될 것이다.

본원에 사용된 용어 "실질적으로"는 작용, 특성, 속성, 상태, 구조, 항목 또는 결과의 완전하거나 거의 완전한 정도 또는 정도를 의미한다. 예를 들어, "실질적으로" 둘러싸여 있는 개체는 개체가 완전히 둘러싸여 있거나 거의 완전히 둘러싸여 있음을 의미한다. 절대 완전성으로부터의 정확한 허용 편차 정도는 경우에 따라 특정 상황에 따라 달라질 수 있다. 그러나 일반적으로 말해서 완료의 가까움은 마치 절대적이고 전체적인 완료를 얻은 것과 동일한 전체 결과를 갖도록 할 것이다. "실질적으로"의 사용은 작동, 특성, 속성, 상태, 구조, 항목 또는 결과가 완전하거나 거의 완전하지 않음을 나타 내기 위해 부정적인 의미로 사용될 때 동일하게 적용된다.

본 명세서에서 사용된 "인접한"은 2 개의 구조 또는 요소의 근접성을 의미한다. 특히, "인접한"것으로 식별되는 요소는 인접하거나 연결될 수 있다. 이러한 요소는 반드시 서로 접촉하지 않고도 서로 가깝거나 가까울 수 있다. 정확한 근접 정도는 경우에 따라 특정 상황에 따라 달라질 수 있다.

본 기술을 더 설명하기 위해, 도면을 참조하여 예가 제공된다.

도 1은 외부 항공 차량 검출 시스템(external aerial vehicle detection system)(100) 및 예를 들어 반격 UAV(102a 내지 c)와 같은 하나 이상의 반격 UAV(들)로 영공 영역(airspace area) A를 보호하기 위한 시스템 및 방법을 개략적으로 그리고 그래픽으로 도시한다. 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은 하나 이상의 표적 항공 차량(들)(target aerial vehicle(s))을 무력화할 목적으로 반격 UAV(들)(102a 내지 c)와 통신하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 표적 항공 차량(104a 및 104b) 참조). 영공 A에 접근하거나 접근할 수 있으며 영공 A에 대한 위협으로 판단된다. 도 2는 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 구성 요소 및 표적 항공 차량(104a 및/또는 104b)의 검출 및 실시간 추적을 수행하고 명령 데이터를 반격 UAV(들)(102a 내지 c)와 통신하는 능력을 도시하는 블록도이다. 명령 데이터는 표적 UAV의 위치와 관련된 데이터를 포함하지만 이에 제한되지 않는 표적 UAV의 포획을 용이하게 하는 데 관련된 임의의 데이터를 포함할 수 있다. 그리고, 도 3은 표적 항공 차량(104a 및/또는 104b)을 무력화하기 위한 개별 반격 UAV(예를 들어, 102a 내지 h 중 임의의 것)의 제어 시스템 및 제어 시스템이 외부 항공 차량 검출 시스템(100) 및 기타 반격 UAV(102)와 함께 어떻게 작동 가능한지를 나타내는 블록도이다.

개요로서, 하나의 예에서, 도 1의 시스템은 영공 영역 A 내의 인프라 및/또는 자산에 위협이 될 수 있는 들어오는 표적 항공 차량(104a 및 104b)을 검출하도록 구성된 외부 항공 차량 검출 시스템(100)을 포함할 수 있다(예를 들어, 건물, 상업용 비행기, 설비, 인력). 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은, 시간에 따라 또는 실시간으로 주기적으로 추적된 위치(들), 고도, 궤적, 속도 및 표적 항공 차량(104a 및 104b)과 관련된 기타 검출되거나 획득된 정보 등과 같은 검출된 표적 항공 차량(104a 및 104)에 대한 정보를 획득하고 통신하도록 구성될 수 있다. 일단 획득되면, 이 정보는 반격 UAV(들)(102a 내지 c)에 전달될 수 있으며, 따라서 반격 UAV(102a 내지 d 및 102e 내지 h)가 이를 차단하여 각각의 표적 항공 차량(104a 및 104b)을 무력화할 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명된다. 표적 항공 차량(104a 및 104b)은 무인 단일 또는 다중 로터 UAV 또는 고정윙 UAV(또는 틸트 로터 UAV) 및 기타 자율적으로 또는 수동으로 작동할 수 있는, 예를 들어 UAV의 유형일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 대안적으로, 표적 항공 차량(104a 및 104b)은 유인 헬리콥터, 유인 프로펠러 비행기, 또는 다른 유인 항공 차량과 같은 유인 차량 일 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 표적 항공 차량(104a 및 104b)(예를 들어, 다중 로터 UAV)은 영공에서 수직으로 수 킬로미터까지 상승/하강할 수 있고, 몇 분 동안 호버링 할 수 있으며, 매우 민첩하고 빠르며, 장애물을 피하며, 작은 시각/IR/레이더 특징이 갖고, 상당한 페이로드를 운송할 수 있기 때문에 심각한 위협이 될 수 있다. 따라서, 상대적으로 짧은 시간(예를 들어, 몇 초) 내에 위치와 속도를 빠르게 검출하고 추적하는 것은 영공 영역 A의 위반을 효과적으로 방지하고 모니터링 되는 영공 영역 A와 관련된 자산을 보호하는 데 중요하다.

"차단(intercept)"은 반격 UAV(102a)(및/또는 102b, 102c)와 같은, 반격 UAV가 표적 항공 차량(예를 들어, 표적 항공 차량 104a)에 대해, 반격 UAV(102a)이 표적 항공 차량(104a)에 대해 무력화 기능을 수행하도록 허용하는, 상대적인 위치로 비행하는 것을 의미한다. 이것은 반격 UAV(102a)를 표적 항공 차량(104a)의 투영된 비행 경로로, 또는 표적 항공 차량(104a)로부터 오프셋 되지만 근접한 비행 경로를 따라, 또는 표적 항공 차량(104a)에 근접한 위치로, 또는 표적 항공 차량(104a) 뒤의 비행 경로를 따라, 또는 임의의 다른 비행 경로를 따라 반격 UAV(102a)가 표적 항공 차량(104a)에 매우 근접한 임의의 위치로 비행하는 것을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

외부 항공 차량 검출 시스템(100)은 지상 기반 구조물, 차량(예를 들어, 육지, 해상 또는 항공), 이동 가능한 플랫폼 또는 외부 항공 차량 검출 시스템(100)과 관련하여 여기에서 논의된 다수의 구성 요소를 지지할 수 있는 다른 플랫폼에 의해 지지되거나 이와 연관될 수 있다. 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은 영역 주위 또는 서로 다른 구조물에 대해 서로 이격된 다수의 센서 또는 플랫폼을 포함할 수 있으며, 각각은 짐벌(gimbal)을 제어하기 위해, 포인팅 위치를 위해, 표적 항공 차량과 연관된 데이터 처리, 및 명령 데이터를 하나 이상의 반격 UAV에 통신하기 위한 중앙 컴퓨터 시스템 및/또는 서로 통신 가능하게 결합될 수 있다. 더 큰 영공을 보호하기 위해 지역 주변에 복수의 항공 차량 검출 시스템(예를 들어, 100)을 통합될 수 있고, 및 이는 주어진 영공을 협력적으로 모니터링 하고 보호하기 위해 다른 항공 차량 검출 시스템의 컴퓨터 시스템에 통신 적으로 결합된 컴퓨터 시스템을 각각 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은 표적 항공 차량(들)(104a 및 104b)(도시되지는 않았지만, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 최대 n(임의의)개의 검출 센서가 고려되는 경우)과 연관된 데이터를 수집하고 생성하도록 작동 가능한 적어도 하나의 검출 센서(106a)를 포함할 수 있다(예를 들어, 속도, 지리적 위치, 고도, 궤적 또는 비행 경로 등). 예를 들면, 검출 센서(들)(106a)는 음향 센서(108a)와 같은 하나 이상의 음향 센서(들) 및 표적 항공 차량(들)(104a 및 104b)과 연관된 데이터를 수집하고 생성하도록 작동 가능한 카메라(110a)와 같은 하나 이상의 카메라(들)를 포함할 수 있다. 검출 센서(들)(106a)는 레이더 장치(들)(radar device(s))(107a), LIDAR 장치(들)(109a) 및/또는 쌍안경(들)(binocular(s))(111a)과 같은 다른 표적 획득 자산을 포함할 수 있으며, 각각은 CPU(112)에 결합되고 표적 항공 차량의 방위각 고도/기울기 각도를 측정한다. 검출 센서(들)(106a)는 이륙 전에 표적 항공 차량을 검출하는 데 사용되는 전자기 서명 센서(electromagnetic signature sensor) 및/또는 LWIR에서 SWIR까지 가시 광선까지 전자기 스펙트럼의 다른 부분에서 작동하는 카메라와 같은 다른 센서를 더 포함할 수 있다. 다른 가능한 센서로는 검출기가 있는 협대역 광 이미터(예를 들어, 카메라)와 광 이미터의 검출 대역이 거의 일치하는 협대역 광 이미터 및/또는 표적 부분이 전자기 스펙트럼의 다른 부분에서 형광을 발하게 하여 검출을 용이하게 할 수 있 협대역 광 이미터(예를 들어, UV 소스)와 같은 기타 센서가 있다. 검출 센서(들)(106a)는 동시에 다수의 표적 항공 차량을 검출할 수 있고, CPU(112)(또는 다수의 CPU)는 어떤 센서(들)가 표적 항공 차량(들)에 대해 가장 신뢰할 수 있거나 신뢰할 수 있는지를 결정하도록 구성될 수 있으며, 그 다음 특정 표적 항공 차량(들)을 추적하는 것으로부터 다른 센서(들)를 할당하지 않는 동안 표적 항공 차량(들)을 계속 추적하고 모니터링 하기 위해 이러한 센서(들) 중 하나 이상을 할당하도록 구성되는 것을 유의하라. 이 개념은 "신뢰성 계층"과 관련하여 아래에서 자세히 설명한다.

일부 예에서, 음향 센서(들)(110a)는 먼 거리(예를 들어, 최대 500 미터 이상)에서 표적 항공 차량(들)(104a 및 104b)을 검출하고 추적할 수 있는 하나 이상의 마이크로폰을 포함할 수 있다. UAV 서명의 데이터베이스는 검출된 표적 항공 차량(104a 및 104b)의 존재 및 유형을 결정하기 위해 항공 차량 검출 시스템(110)의 CPU(112)에 의해 획득되거나 구축되고 액세스 될 수 있다. 이런 방법으로, 프로세서를 사용하는 CPU(112)는 표적 항공 차량(104a 및 104b)의 서명을 검출하는 동안 비행 중일 수 있는 임의의(친숙한) 반격 UAV(102a 내지 c)의 서명을 제거하거나 무시할 수 있다("우호적인" UAV와 "적대적인" UAV가 서로 다른 유형의 UAV라고 가정하거나, CPU(112)가 알려진 반격 UAV의 위치에 기초하여 둘을 구별하도록 프로그래밍 되었다고 가정).

일부 예에서, 하나 이상의 센서(들) 또는 카메라(들)(114a)(예를 들어, n 개의 센서가 고려되지만 센서(114a) 참조)(예를 들어, IR, 광학, CCD, CMOS)는 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 하나 이상의 검출 센서(예를 들어, n 개의 검출 센서가 고려되지만, 검출 센서(106a) 참조)로서 통합될 수 있다. 예를 들어, 적외선(IR) 카메라(들)는 시스템에 구현될 수 있으며 들어오는 표적 항공 차량을 볼 수 있도록 특정 영공을 향하게 할 수 있다. IR 카메라는 어둡거나 안개가 자욱하거나 먼지가 많거나 흐릿한 환경에서 작동할 수 있기 때문에, IR 카메라는 다른 센서(예를 들어, 광학 카메라)에서 경험하는 환경 문제를 극복하는 데 도움이 될 수 있기 때문에 이 시스템에서 유용하다. 이 시스템에 사용되는 IR 카메라는 표적 항공 차량(예를 들어, UAV)의 IR 신호가 비행중인 새의 IR 신호와 매우 다르다는 추가적인 이점이 있다. 단파 적외선(shortwave infrared)(SWIR) 스펙트럼을 기반으로 하는 IR 카메라는 반사되는 반사 물체이기 때문에 가시 파장과 유사한 방식으로 물체와 상호 작용할 수 있다. 결과적으로, SWIR 빛은 이미지에 그림자와 대비가 있다. SWIR 카메라의 이미지는 해상도와 디테일면에서 가시 이미지와 비슷하다. 밤하늘의 광채 또는 야간 광이라고하는 대기 현상은 별 빛보다 5 ~ 7 배 더 많은 조명을 방출하며, 거의 모두 SWIR 파장에서 발생하다. 이것 때문에, SWIR 카메라는 달이 없는 밤에도 매우 선명하게 물체를 볼 수 있다. 이러한 SWIR 카메라(들)는 현재의 외부 항공 차량 검출 시스템(100)(및/또는 반격 UAV(들))에 통합될 수 있다. 장파 적외선(LWIR) 카메라는 SWIR 카메라보다 태양의 복사에 덜 영향을 받기 때문에 실외 사용에 더 적합하다. 이와 같이, LWIR 카메라(들)는 외부 항공 차량 검출 시스템(100)에 통합되어 표적 항공 차량(들)을 검출 및 추적하기 위한 실외 사용의 이점으로부터 이익을 얻을 수 있다. 광학 카메라(예를 들어, HD, 4K)와 같은, 다른 카메라(들)는 또한 표적 항공 차량(104a 및 104b)의 위치를 검출하고 추적하는 것을 돕기 위해 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 검출 센서(들)(106a)로서 통합될 수 있다.

일부 예에서, 하나 이상의 망원 렌즈는 작동 가능하고 하나 이상의 SWIR 및 LWIR 카메라(들) 및/또는 광학 카메라(들)와 통합될 수 있다. 표적 항공 차량(들)(104a 및 104b)의 위치(들)를 검출하고 추적하는 것을 보조하기 위해 외부 항공 차량 검출 시스템(100)과 관련된 고해상도 전동 짐벌(예를 들어, 2 축 짐벌)에 장착될 수 있다. 각도 위치 및/또는 방위각 고도를 포함하며, 어떤 경우에는 사용된 센서 유형에 따라 다르다. 여기에 설명된 2 개 이상의 검출 센서는 표적 항공 차량의 범위를 계산하는 데 사용될 수 있다. 또한, 3 차원 공간(예를 들어, 거리, 방위각 및 고도 각)에서 표적 항공 차량의 위치를 결정하기 위해 특정 카메라(예를 들어, IR, 광학)를 탑재된(또는 원격 지지) 레이저 거리 측정기와 함께 사용할 수 있다. 이러한 망원 렌즈 및 짐벌은 각각 관련 카메라의 포인팅 위치를 설정하고 포인팅 위치를 동적으로 수정하기 위해 작동할 수 있고, 따라서, 예를 들어 특정 카메라의 시야(FOV)(105a)(도 1)를 협력한다. 이러한 망원 렌즈와 짐벌은 수동 또는 자동으로(아래에서 설명) 특정 표적 항공 차량의 동적 비행 위치 또는 경로를 지속적으로 추적할 수 있다. 하나의 예에서, 360도 카메라 장치(IR 또는 광학 카메라(들)을 가짐)는 전체 360도 공기 공간을 모니터링 하기 위해 외부 항공 차량 검출 시스템(100)과 통합될 수도 있다. 그러한 영공을 모니터링 하기 위해 짐벌이 필요할 수도 있고 필요하지 않을 수도 있다.

외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 CPU(112)에 의해 저장되고 처리되는 컴퓨터 비전 알고리즘은 표적 항공 차량(104a 및 104b)의 자동 검출 및 추적을 위해 구현될 수 있다. 이러한 컴퓨터 비전 알고리즘은 움직이는 물체를 정적 배경에서 "끌어 올려"모양별로 분류할 수 있다(즉, 특징 검출). 표적 항공 차량(104a 및 104b)의 분류를 위한 다른 메커니즘은 이는 인간 뇌의 작동을 모방하도록 설계된 컴퓨터 알고리즘으로, 특정 검출된 표적 항공 차량(104a 및 104b)과 유사할 수 있는 프로파일의 알려진/저장된 이미지를 인식하도록 훈련된, 신경망 사용을 포함한다. 당업자는 산업에서 본 기술에 알려진 YOLO(You Only Look Once) 검출 아키텍처에 의해 제공되는 것과 같은 빠른 검출과 결합된 "컨볼 루션 신경망"(CNN)을 포함하여이 기능을 달성하기 위해 다양한 알려진 알고리즘이 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 컴퓨터 비전 시스템(예를 들어, CNN, YOLO)에서 표적 항공 차량을 검출하면, 카메라를 지지하는 짐벌 방향을 사용하여 표적 항공 차량의 방위각과 고도를 결정할 수 있다. 여러 컴퓨터 비전 시스템의 정보를 결합하여 방위각 및 고도 각도 외에도 범위를 계산할 수 있다. 컴퓨터 비전 시스템을 사용하여 수집된 표적 분류 및 위치 정보는 표적 항공 차량의 검출 가능성 및/또는 분류의 정확성 및/또는 표적 항공 차량의 위치 추적을 높이기 위해 다른 센서(예를 들어, 106a)에서 수집된 정보와 추가로 결합/융합될 수 있다.

일부 예에서, 위상 기반 비디오 모션 처리 기술은 외부 항공 차량 검출 시스템(100)(예를 들어, CPU(112)에 의해 처리되는 소프트웨어)과 통합될 수 있다. 위상 기반 비디오 모션 처리 기술은 다른 방법으로는 검출할 수 없었던 매우 작은 모션을 증폭한다. 이 기술은 2015년 7월 1일에 출원된 미국 특허 공개 번호 US20170000356은 본 명세서에 참고로 포함된다. 따라서, 표적 항공 차량(예를 들어, UAV)에 내재된 작은 진동 움직임을 검출할 수 있으며, 이는 표적 항공 차량을 검출하고 추적하는 데 카메라 만 사용하는 문제를 극복할 수 있다. 예를 들어 미국 특허 공개 번호 US20170000356에서 논의된 바와 유사하게, 프로세서(예를 들어, CPU(112))에 의해 실행되는 방법은 입력으로서 비디오(예를 들어, 표적 항공 차량의 비디오)를 수신하고 미묘한 변화 및 마이크로 모션을 과장한다. 움직임을 증폭하기 위해, 이 방법은 특징 추적이나 광학 흐름 계산을 수행하지 않고 시공간 처리를 사용하여 시간 변화를 확대한다. 고정된 공간 영역의 픽셀을 일시적으로 처리하는이 오일러 기반(Eulerian based) 방법은 정보 신호를 드러내고 실제 비디오에서 작은 움직임을 증폭한다. 오일러 기반 방법은 두 개 이상의 이미지의 픽셀 값을 검사하는 것으로 시작된다. 그런 다음 방법은 검사된 픽셀 값의 시간적 변화를(프로세서와 함께) 결정한다. 이 방법은 작은 시간적 변화만 증폭하도록 설계되었다. 이 방법은 큰 시간적 변화에 적용될 수 있지만, 이 방법의 장점은 표적 항공 차량이 장거리에서 검출되는 경우와 같이 작은 시간적 변화에 제공된다. 따라서, 입력 영상이 비행 중 특정 표적 항공 차량의 영상 사이에 시간적 변화가 적을 때 이 방법을 최적화할 수 있다. 그런 다음이 방법은 신호 처리를 픽셀 값에 적용할 수 있다. 예를 들면, 신호 처리는 예를 들어, 본 발명의 외부 차량 검출 시스템의 광학 센서에 의해 연속 이미지로 포획된 표적 항공 차량의 진동과 같은 시간적 변동이 작은 경우에도 결정된 시간적 변동을 증폭할 수 있다.

표적 항공 차량(들)(104a 및 104b)이 연속적인 비디오 프레임에서 식별되면(예를 들어, IR 및/또는 4K 광학 카메라 및/또는 레이더와 같은 다른 센서를 사용하여), 표적 항공 차량(104a 및 104b)의 동적 비행 위치 또는 경로를 자율적으로 추적하고 다양한 감지 방법(sensing methodology)(예를 들어, 카메라 및 레이더)에 의해 제공된 위치 정보를 융합하는 것은 칼만 필터, 확장 칼만 필터, 입자 필터 또는 베이지안 필터의 다른 변형을 사용하여 수행할 수 있다. 이러한 필터는 예를 들어 특정 표적 항공 차량(104a)의 속도, 위치 및 방향의 추정을 취한 다음, 표적 항공 차량(104a)이 비디오의 다음 프레임에 있을 위치를 예측함으로써 작동한다. 그 후, 다음 비디오 프레임에서 표적 항공 차량(104a)의 위치가 예측된 위치와 비교되고, 속도, 위치 및 방향에 대한 추정이 업데이트 된다. 카메라(114a) 중 하나로 추적하는 동안, 피드백 제어 루프는 표적 항공 차량(104a)이 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 카메라의 FOV(105a)에 대해 중앙에 있도록 유지하기 위해(특정 카메라를 지지하는) 짐벌을 자율적이고 지속적으로 협력할 수 있다. 이것은 특정 표적 항공 차량의 동적 비행 위치의 지속적인 추적을 용이하게 하거나 유지한다. 일반적인 알고리즘에는 중심 추적, 가장자리 검출, 기능 기반 알고리즘 및 영역 상관 추적이 포함된다. 이러한 카메라 및 필터 시스템을 사용하여, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은 특정 표적 항공 차량의 비행 위치 또는 경로를 실시간으로 검출하고 추적할 수 있다.

실제로, 다수의 검출 센서(106a)가 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 구조 또는 플랫폼 주위에 배치될 수 있으며, 이는 검출 센서(106a)가 지역을 보호하기 위한 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 위치 주변의 영공 영역과 연관된 최대 360 도의 주변을 협력적으로 그리고 집합적으로 모니터링 할 수 있는 방식으로 배치될 수 있다(예를 들어, 영공의 범위 반경 500m 이상). 대안적으로, 검출 센서(106a)는 협곡을 통하거나 보호 영역(A)에 대해 중요한 다른 특정 출구를 통하는 것과 같이 360도 미만의 커버리지 미만의 특정 관심 영역을 가리 키도록 장착되고 구성될 수 있다.

일부 예에서, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은 레이저 또는 고출력 LED와 같은 적어도 하나의 조명 장치(조명 장치(116a) 참조)를 포함할 수 있으며, 검출된 표적 항공 차량(104a)을 비추도록 작동할 수 있다(표적 항공 차량(104a)을 지속적으로 추적하면서, 위에서 설명한대로). 특정 조명 장치(116a)는 일정한 조명을 위해 조명 장치를 표적 항공 차량(104a)을 향해 연속적으로 지향하도록 조명 장치의 포인팅 위치 또는 방향을 수정하도록 작동 가능한 짐벌 장치(예를 들어, 3 축)에 장착될 수 있다. 이러한 방식으로, 제어기(CPU(112)에 작동 가능하게 결합됨)는 표적 항공 차량(104a)의 추적된 위치 또는 비행 경로에 기초하여 포인팅 위치를 제어하도록 작동될 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 반격 UAV(102a 내지 c)는 각각 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 조명 장치(116a)에 의해 표적 항공 차량(104a)에 조명되는 단지 좁은 주파수 대역의 광을 검출하기 위한 대역 통과 필터(카메라 상에)를 가질 수 있다.

외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 검출 센서의 다른 예에서, 방위각 및 고도 각 센서가 장착된 망원경 또는 한 쌍의 인간 용 쌍안경을 사용하여 잠재적 표적 항공 차량을 찾고 부분 위치 정보를 반격 UAV로 전송할 수 있다(및/또는 외부 항공 차량 검출 시스템의 CPU). 다른 예에서 망원경 또는 쌍안경 기반 검출 시스템에는 레이저 거리 측정기와 같은 거리 센서가 장착될 수 있다. 이 거리 센서가 제공하는 정보는 방위각 및 고도 각 센서가 제공하는 정보와 결합되어 표적 UAV의 위치를 3D로 추적할 수 있다.

표적 항공 차량(104a)(예를 들어)이 모니터링 된 영공(예를 들어, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 반경 500m 이내)에 진입하는 것으로 검출되면, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은 항공 차량 포획 대책(134a)으로 표적 항공 차량(104a)을 무력화할 목적으로 반격 UAV(102a)에 명령 데이터를 전송할 수 있다. 그러한 명령 데이터를 수신하기 전에, 반격 UAV(들)(102a 내지 c)는 그들이 외부 항공 차량 검출 시스템(100)과의 통신 범위 내에 있는 한, 영역 A 주변 거의 모든 위치(들)에서 지상 위치에 있을 수 있다. 명령 데이터는 CPU(112)에 의해 생성되고 무선 통신(118a 내지 c)를 통해 반격 UAV(들)(102a 내지 c)로 전송될 수 있다. 선택적으로, 양방향 자유 공간 통신 링크(bi-directional free space communication link)(113)는 무선 통신(118a 내지 c)를 대체(또는 보충)하는데 이용될 수 있다. 명령 데이터는 위치 데이터를 포함할 수 있으며 표적 항공 차량(들)(104a 및 104b)의 검출된 위치(들)과 연관될 수 있다. 명령 데이터는 비행 경로, 고도, 경도, 위도, GPS 좌표(도, 분, 초)에 관한 데이터 및/또는 특정 표적 항공 차량의 지리적 위치 및/또는 비행 경로와 관련된 기타 데이터를 포함할 수 있다. 명령 데이터는 또한 검출된 표적 항공 차량을 차단하기 위해 특정 속도 및 방향으로 비행하도록 반격 UAV(들)(102a 내지 c) 중 하나 이상에 명령하는 정보 또는 명령과 같은 차단 데이터를 포함할 수 있다.

외부 항공 차량 검출 시스템(100)에 의해 반격 UAV로 전송되는 명령 데이터는, 예를 들어, 특정 위치 및 시간에 특정 항공 차량 포획 대책을 배치하도록 반격 UAV(들)(102a 내지 c)를 지시하거나 명령하는 정보 또는 지시와 같은, 또한 항공 차량 포획 대책 배치 명령 데이터를 포함한다. 명령 데이터는 위치 데이터 또는 정보(위에서 논의됨)와 같은 표적 항공 차량 검출 데이터, 및 검출 센서(들)(106a)에 의해 검출된 표적 항공 차량(들)의 UAV 유형에 대한 식별 정보와 같은 위치 정보 이외의 정보도 포함할 수 있다. 이러한 정보는 외부 항공 차량 검출 시스템(100) 및/또는 반격 UAV(들)(102a 내지 c)가, 예를 들어, 표적 항공 차량을 무력화하기 위해 배치되는 대책의 유형에 영향을 미칠 수 있는 특정 표적 항공 차량의, 크기, 유형(예를 들어, 고정 또는 회전 날개), 탑재 기능 및/또는 성능 능력을 결정하는 데 도움을 줄 수 있다(아래 논의에서 논의되고 평가될 것이다).

명령 데이터는 또한 반격 UAV(102a 내지 h)의 일부 또는 모든 측면을 제어하기 위한 명령(외부 항공 차량 검출 시스템(100)으로부터의)을 포함할 수 있는 반격 UAV 제어 데이터를 포함할 수 있다. 이런 방법으로, 반격 UAV(102a 내지 c)는 내부 비행 제어를 비활성화하거나 무시한 "더미" 드론 일 수 있으므로, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)이 비행, 배치, 센서 포인팅 등을 제어할 수 있다. 따라서, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은, 반격 UAV(102a 및 102c)의 비행 및 대책(예를 들어, 그물) 배치를 제어하는 동안, 예를 들어 하나의 검출 센서 및 처리 유닛으로 표적 항공 차량(104b)의 위치 또는 비행 경로를 검출하고 모니터링 할 수 있다.

이러한 명령 데이터 중 적어도 일부를 사용하여, 반격 UAV(들)(102a 내지 c)는 두 그룹은 차단 및 무력화를 위해 표적 항공 차량(들)(104a 및 104b)의 위치(또는 예측된 위치) 또는 가까운 거리 내를 향해 비행하도록 안내되거나 지시될 수 있다. 도 1 및 2와 관련하여 논의된 이 시스템은 표적 항공 차량(들)(104a 및 104b)이 영공 영역(A)으로부터 수 킬로미터, 심지어 고도에서 수 킬로미터 떨어져있을 수 있는 경우에 특히 유리하다. 이는 개별 반격 UAV가 그럴듯하게 많은 양의 영공과 가능한 장거리에서 어디를 “볼지”(그리고 어느 방향으로 비행할 것인지) 알기 어려울 수 있기 때문이다. 반격 UAV의 많은 탑재된 카메라는 FOV가 현저히 감소하는 경우 더 큰 범위(예를 들어, 100m 이상)에서만 표적을 검출, 식별 및 분류할 수 있기 때문이다(예를 들어, 10도 이하).

위에서 논의했듯이, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은 복수의 검출 센서(예를 들어, 2 개 이상의 검출 센서(106a))를 작동시켜 표적 항공 차량과 연관된 위치 데이터를 생성할 수 있다. CPU(112)는 복수의 검출 센서와 연관된 신뢰성 계층(credibility hierarchy)에 기초하여 하나 이상의 검출 센서와 관련된 위치 데이터를 제거하도록 작동할 수 있다. 이러한 신뢰성 계층은 환경 조건에 기초될 수 있다. 예를 들어 주간에 구름이없는 상태에서 운영할 때, 신뢰성 계층에는 다음과 같은 우선 순위 검출 센서 목록에서 파생된 위치 데이터가 포함될 수 있다: (1) 광학 카메라, (2) 쌍안경, (3) IR 카메라, (4) 레이더 장치, (5) LIDAR 장치, (6) 음향 센서, (7) 조명 장치 및 (8) 기타 센서. 더 구체적으로, 일단 CPU(112)가 그러한 환경 조건을 결정하거나 알게되면, CPU(112)는(1) 광학 카메라 및 (2) 쌍안경(예를 들어, 할당된 검출 센서)에서 생성된 위치 데이터를 사용하면서 센서 3 내지 7과 연관된 위치 데이터를 제거할 수 있다(및/또는 작동에서 이러한 센서 할당하지 않음). 이상적으로, 광학 카메라에서 생성된 위치 데이터는 구름, 새 등이없는 낮 시간 동안 가장 신뢰할 수 있다. 그러나(2)에서 생성된 신호가 특정 이유로 인해 쌍안경이 더 신뢰할 수 있는 경우(예를 들어, 쌍안경은 광학 카메라보다 간헐적인 신호 손실이 적다.), CPU(112)는 광학 카메라로부터 생성된 위치 데이터를 제거하고 쌍안경에서 생성된 위치 데이터를 사용할 수 있으며, 그 후 위치 데이터를 하나 이상의 반격 UAV에 전달할 수 있다. 특정 위치 데이터를 제거하는 이러한 처리는 분당 여러 번 발생할 수 있다. 반격 UAV로 전송하기 위해 외부 차량 검출 시스템(100)에서 최상의 추적 정보를 생성 및 처리하도록, 이에 의해 검출된 표적 항공 차량(들)을 차단하고 포획할 가능성을 개선하거나 증가시킨다.

신뢰성 계층의 또 다른 예에서 운영 조건이 야간에 구름이 덮여 있다고 가정한다. 외부 차량 검출 시스템(100)에 의해 모니터링 될 영역에 매우 적은 빛이 방출되도록 한다. 여기에서 신뢰성 계층은 다음과 같을 수 있다: (1) IR 카메라, (2) 음향 센서, (3) 레이더 장치, (4) LIDAR 장치, (5) 조명 장치, (6) 기타 센서, (7) 광학 카메라, (8) 쌍안경. 이는 야간에 IR 카메라가 위에서 설명한 것처럼 가장 신뢰할 수 있는 위치 데이터를 생성할 수 있기 때문이다. 따라서, CPU(112)는 검출 센서(4 내지 8)에서 생성된 위치 데이터를 제거하고, 검출 센서(1 내지 3)에서 생성된 신호를 분석하여 생성된 가장 신뢰할 수 있는 위치 데이터를 결정할 수 있다. 예를 들어, 음향 센서가 다른 소리의 간섭을 받고 레이더 장치가 날씨 패턴의 영향을 받는 경우, 그런 다음 CPU는 IR 카메라의 위치 데이터를 반격 UAV로 전송하기 위해 가장 신뢰할 수 있는 위치 데이터(및 데이터 만)로만 사용하여 검출된 표적 항공 차량(들)을 차단하고 포획할 가능성을 높일 수 있다.

당업자는 CPU(112)가 하나 이상의 프로세서가 여기에 설명된 방법 단계 및 작동을 수행하도록 지시하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터 소프트웨어 모듈을 포함하는 유형의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있음을 인식해야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 특정 반격 UAV(102a)(예를 들어)는 하나 이상의 광학 센서(예를 들어, 광학 센서(119) 참조) 및/또는 다른 검출 센서(120)를 포함할 수 있다. 광학 센서(119) 및 다른 센서(120)는 광학 센서(119) 및 표적 항공 차량(104a 및 104b)의 위치(들)와 연관된 다른 센서(120)에 의해 생성된 데이터를 처리하기 위해 CPU(122)에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 다른 센서(other sensor)(120)는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (a) 온도 센서; (b) 기압계/고도계; (c) 관성 측정 장치(IMU)(자이로 가속도계); (d) 나침반(마그노 미터); (e) 초음파 및 광학 유량 센서; (f) 광학 거리 측정기(예를 들어, Leddartch의 LIDAR, Velodyne의 LIDAR 또는 Quanergy의 LIDAR); (g) RTK-GPS 및 UWB 태그; (h) 스테레오 카메라(광 안내 시스템); (i) 고해상도 카메라; (j) 저해상도 카메라(k) LWIR 카메라; 및 (l) 짐벌 위치 센서,뿐만 아니라 당업자에게 명백한 기타. 센서(a 내지 e), (g), (i) 및 (j)는 또한 비행 제어기(flight controller)(126) 및 비디오 다운 링크 무선 통신(video downlink radio)(124)에 결합될 수 있다.

이러한 센서 중 하나 이상을 작동하여 생성된 수집된 데이터에 기초하여, 비행 제어기는 적어도 하나의 표적 항공 차량의 검출된 위치 또는 비행 경로에 기초하여 반격 UAV의 탐색/비행을 위해 하나 이상의 프로펠러/모터 및 짐벌 장치를 작동하도록 구성될 수 있다.

반격 UAV(102a)는 외부 항공 차량 검출 시스템(100)으로부터 명령 데이터를 무선으로 수신할 수 있는 RF 무선 통신(124)(예를 들어, Mobilicom 소프트웨어 정의 무선 통신 또는 다른 유사한 무선 통신)과 같은 무선 통신 장치(wireless communication device)를 더 포함할 수 있으며, 처리를 위해 명령 데이터를 CPU(122)로 전송할 수 있다. 무선 통신(124)는 광학 센서(들)(119)에 의해 포획된 비디오 피드를 외부 항공 차량 검출 시스템(100)으로 다시 통신하는 데 사용될 수 있다(또는 다른 외부 컴퓨터 시스템 또는 수동으로 모니터링되는 디스플레이).

수신된 명령 데이터에 기초하여, 반격 UAV(102a)는 표적 항공 차량(104a)의 위치 또는 비행 경로를 차단하기 위해 표적 항공 차량(104a)의 검출된 위치를 향하는 방향으로 비행하도록 자율적으로 작동할 수 있다. 더 구체적으로, 반격 UAV(102a)는 CPU(122)에 의해 처리된 명령 데이터와 연관된 명령 신호를 수신하기 위해 CPU(122)에 전기적으로 결합된 비행 제어기(flight controller)(126)를 포함할 수 있다. 그 다음, 비행 제어기(126)는 로터 어셈블리(예를 들어, 로터 어셈블리(128) 참조)와 같은, 짐벌 또는 짐벌 어셈블리, 및 임의의 다른 부품 또는 시스템과 같은 반격 UAV의 다양한 부품을 제어할 수 있다. 로터 어셈블리는 각각 전자 속도 제어기(electronic speed controller)(130) 및 반격 UAV(102a)가 비행 중에 자율적으로 작동하도록 하는 모터/프로펠러(132)를 포함할 수 있다. 따라서, 적어도 CPU(122), 비행 제어기(126), 및 로터 어셈블리(128)는 여기에 추가로 설명되는 바와 같이 표적 항공 차량(104a)을 차단하기 위해 반격 UAV(102a)의 비행을 용이하게 하도록 작동 가능한 비행 제어 시스템(flight control system)(133)을 정의할 수 있다.

업데이트 된 명령 데이터는 반격 UAV(102a 내지 d)에 지속적으로 전달될 수 있으므로, 비행 제어기(126)는 표적 항공 차량(104a)의 추적된 비행 경로 및 위치에 대응하여 특정 반격 UAV(102a)의 비행을 제어할 수 있다. 이런 방법으로, 반격 UAV(102a)는 표적 항공 차량(104a)을 차단할 수 있고, 반격 UAV(102a)는 표적 항공 차량(104a)을 차단할 수 있으며, 그 다음, 도 4a 내지 8과 관련하여 아래에 추가로 예시된 바와 같이, 반격 UAV(102a)에 결합된 항공 차량 포획 대책(134a)(예를 들어, 배치 가능한 그물)으로 표적 항공 차량(104a)을 무력화할 수 있다.

광학 센서(119)(및/또는 다른 센서(120)) 및 CPU(122)는 하나의 예에서 그 자체로 표적 항공 차량(104a)을 검출하도록 작동할 수 있는 탑재된 항공 차량 검출 시스템(on-board aerial vehicle detection system)(137)을 정의할 수 있다(예를 들어, 외부 항공 차량 검출 시스템의 도움없이). 따라서, 반격 UAV(102a)는 표적 항공 차량(104a)을 검출할 수 있으며(범위 내에 있다고 가정), 그리고 나서 CPU(122)는 명령 데이터를 생성할 수 있으며, 이는 명령 데이터와 연관된 신호를 비행 제어기(126)로 전송하여 표적 항공 차량(104a)을 차단하기 위해 반격 UAV의 비행을 용이하게 할 수 있다. 이러한 탑재된 항공 차량 검출 시스템(137)은 외부 항공 차량 검출 시스템(100)과 함께 작동되어 표적 항공 차량(104a)의 동적 비행 위치를 추적할 수 있으므로, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)이 그렇게 할 수 없는 경우 그 후, 탑재된 항공 차량 검출 시스템(137)은 백업 검출 시스템과 같이 자체적으로 계속할 수 있다.

동시에(또는 대안적으로) 반격 UAV(102a)가 지상 위치에서 표적 항공 차량(104a)을 향해 출발하기 전에, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)으로부터의 명령 데이터는, 하나의 예에서 표적 항공 차량(104a)을 찾기 위해 영공에서 "볼(look)" 위치를 반격 UAV(102a)에게 "알려주기"위해 광학 센서(들)(119)의 포인팅 위치(pointing position)를 제어하기 위해, 반격 UAV(102a)의 CPU(122)에 의해 처리될 수 있다. 구체적으로, 광학 센서(119) 중 하나는 하나 이상의 짐벌 장치(들)(138)에 의해 반격 UAV(102a)의 비행체 또는 플랫폼에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 그런 다음 CPU(122)는 광학 센서의 포인팅 위치를 설정하고 제어하기 위해 짐벌 장치(들)(138)(예를 들어, 3 축 짐벌)의 작동을 제어하는 제어 신호를 짐벌 제어기(들)로 전송할 수 있다(즉, 카메라가 검출된 표적 항공 차량을 향하도록). 표적 항공 차량(104a)이 카메라의 검출 범위 내에 있는 한(예를 들어, 일부 예에서 최대 150m 이상), 반격 UAV(102a)는 필요한 경우 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 도움없이 자체적으로 표적 항공 차량(104a)의 위치를 검출하고 추적할 수 있다.

일부 예에서, 다른 센서(120)는 소형 위상 어레이 레이더 및 자동차 레이더와 같은 하나 이상의 레이더 장치(들)를 포함할 수 있다. Echodyne Mesa-X7, Fortem Technologies TrueView R20 및 Delphi Automotive Radar와 같은 자동차 레이더 시스템과 같은 소형 위상 어레이 레이더 시스템은 소형 소비자 드론(예를 들어, DJI Phantom 4)과 같은 작은 표적에 대해 200m 이상의 범위를 가진 반격 UAV 102a에 통합될 수 있다. 레이더 어레이(radar array)는 또한 표적 항공 차량을 검출하기 위한 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 검출 센서로서 사용될 수 있다.

일부 예에서, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)이 표적 항공 차량(104a)을 검출할 수 없는 경우(예를 들어, 날씨 또는 간헐적 인 신호 손실로 인해), 반격 UAV(102a)는 표적 항공 차량(104a)을 검출, 추적 및 차단하기 위해 그 구성 요소(도 3)를 이용할 수 있다. 외부 항공 차량 검출 시스템(100)이 존재하지 않거나 사용 가능한 경우, 다수의 반격 UAV가 영공 영역 A에 배치되어 각각의 카메라(들)이 관심 방향을 가리키도록 할 수 있다. 그리고 들어오는 표적 항공 차량 검출에 대응하여, 그 후 반격 UAV(들)는 표적 항공 차량을 자율적으로 검출, 분류, 추적, 차단 및 무력화할 수 있다(즉, 다양하나의 예에서 추가로 논의되는 바와 같이 탑재된 카메라(들)의 FOV 및 범위 내에 있음).

항공 차량 포획 대책이 그물(예를 들어, 도 1, 4a 내지 7)를 포함하는 일부 예에서, 반격 UAV(102a)는 각각 그물 어셈블리(net assembl)(146)에 작동 가능하게 결합된 CPU(122), 방출 장치(142) 및 구속 장치(144)에 작동 가능하게 결합된 그물 제어기(140)를 포함하는 그물 제어 및 배치 시스템을 지지하거나 운반할 수 있다(예를 들어, 도 1 및 4a의 항공 차량 포획 대책(134a)). 그물 어셈블리(146)는 빠른 방출 장치 또는 다른 연결 장치와 같은 그물/UAV 인터페이스 장치(148)를 통해 반격 UAV(102a)의 비행체 또는 플랫폼에 연결될 수 있다. 도 4A 내지 6C와 관련하여 아래에서 추가로 예시된 바와 같이, 그물 제어기(140)는 그물 어셈블리(146)를 접거나 보관된 위치에서 배치 위치로 이동시키는 것을 용이하게 하기 위해 구속 장치(144)를 제어하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 표적 항공 차량(104a)가 포획되면(도 1), 힘 센서(150)(그물 어셈블리(146)에 결합됨)는 중력 및 공기 항력으로 인해 반격 UAV(102a)를 당기는 포획된 표적 항공 차량(104a)의 질량으로 인해 표적 항공 차량이 포획되었다는 사실을 감지할 수 있다. 힘 센서(150)는 그에 따라 CPU(122)(또는 그물 제어기(140))에 신호를 전송할 수 있으며, 그리고 나서 그물 제어기(140)는 특정 위치에서 그물 어셈블리(146) 및 포획된 표적 항공 차량(104a)을 방출하기 위해 방출 장치(142)를 구동 시키도록 작동될 수 있다. 이러한 그물 제어 및 배치 시스템은 기능을 달성하기 위해 사용될 수 있는 다수의 구성 요소를 포함하는 도 4a 내지 도 6c와 관련하여 아래에서 추가로 예시되고 설명된다.

도 3에 도시된 다양한 구성 요소는 반격 UAV(102a)(및 본 명세서에서 논의되는 다른 반격 UAV)의 비행체(flight body)(201)(도 4a)에 의해 또는 그 주위에서 지지될 수 있다. 비행체(201)는 도 3과 관련하여 논의된 구성 요소를 구조적으로 지지하는(또한 구성 요소의 일부 또는 전부에 전력을 공급하는 배터리를 지지하는) 비행체 또는 그 일부를 포함할 수 있다.

도 1에 예시된 바와 같이, 하나의 예에서, 출발한 반격 UAV(102a)가 표적 항공 차량(104a)의 특정 거리(예를 들어, 10 내지 150m) 내에서 비행하면 표적 항공 차량(104a)이 광학 센서(들)(119)의 FOV(136a) 내에 있게 되며, 반격 UAV(들)(102a)는 광학 센서(들)(119)를 이용하여 차단하기 및 무력화하기 목적으로 표적 항공 차량(104a)의 위치를 지속적으로 추적할 수 있다. 예를 들면, 특정 광학 센서는 짐벌 장치에 장착된 비디오 카메라를 포함할 수 있다(반격 UAV 102a에 의해 지지되고 작동됨). 이는 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 검출 센서에 관해 위에서 논의된 바와 같이, 표적 항공 차량(104a)을 식별하고 추적하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 칼만 필터(Kalman filter)(또는 베이지안 필터(Bayesian filter)의 다른 변형)는 CPU(122)의 프로세서에 의해 알고리즘으로 실행될 수 있으며, 프로세서는 비디오 카메라에서 생성된 디지털 신호를 사용하여 특정 표적 항공 차량의 속도, 위치 및 방향을 추정하고 예측하고, 및 그런 다음 짐벌 장치를 자율적으로 지속적으로 협력하는 피드백 제어 루프를 실행하여 예를 들어 표적 항공 차량을 비디오 카메라의 FOV(136a) 중심에 유지한다. 이러한 카메라는 장거리 또는 중간 초점 망원 렌즈가 장착되어 일부 예에서 최대 150m 내지 300m 범위에서 표적 항공 차량을 식별하고 추적할 수 있는 거리를 최대화할 수 있지만 카메라의 FOV를 줄이는 비용이 발생한다. 그러나, 외부 항공 차량 검출 시스템(100)은 표적 항공 차량(104a)의 검출된 위치와 연관된 명령 데이터를 반격 UAV(102a)로 전송할 수 있기 때문에, 더 좁은 FOV는 탑재된 카메라가 더 긴 검출 및 추적 기능을 가지고 있음을 의미하는 경우 일부 경우에 허용될 수 있다. 이 원리는 광학 센서(들)(119)의 FOV(136b) 내에 있는 표적 항공 차량(104b)에 대해서도 유사하게 적용되며, 반격 UAV(102b)(또는 102c)는 표적 항공 차랴을 차단하기 위해 표적 항공 차량(104b)의 위치를 연속적으로 추적하기 위해 광학 센서(들)(119)를 이용할 수 있다.

일부 예에서, 반격 UAV(102a(및 102b, 102c))에는 협대역 통과 필터가 있고 광학 주파수 일치 조명 소스(예를 들어, 고출력 LED)가 있는 광학 센서 또는 카메라(예를 들어, 119)가 장착될 수 있다. LED는 배경 기여도(background contribution)를 줄이면서 표적 항공 차량(104a)을 비추도록 지시될 수있어서, 카메라 및 필터가 표적 항공 차량(104a)을 더 잘 검출하고 추적할 수 있다. 이러한 탑재된 카메라 및 협대역 통과 필터(narrow band pass filter)는 또한 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 조명 장치(illumination device)(116a)에 의해 표적 항공 차량에 조명되는 광의 주파수만을 검출하는데 사용될 수 있으며, 도 1의 설명과 관련하여 앞서 언급한 바와 같다.

일부 예에서, 본 명세서에 예시된 각각의 반격 UAV는 시각 관성 주행 기록계(Visual Inertial Odometry)(VIO) 기술을 활용하여 GPS의 도움없이 랜드 마크만을 기반으로 경로를 비행하는 것을 도울 수 있다. VIO 기술은 단안 카메라(또는 스테레오 추적 랜드 마크)와 IMU를 융합하여 IMU만의 내재된 드리프트(inherent drift)를 줄인다. 최근 퀄컴 리서치(Qualcomm Research)(및 기타)에 의해 드론이 VIO 기술을 사용할 때 GPS의 도움없이 650m의 비행 경로에서 1 % 미만의 드리프트를 가질 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 이를 통해 모션 계획 및 장애물 매핑이 가능하다. 따라서, 여기에서 논의된 반격 UAV는이 VIO 기술(고해상도 비디오(예를 들어, 4K), 기타 저해상도 카메라, 듀얼 밴드 Wi-Fi, GNSS, IMU 및 기압계 센서와 함께)을 구현하여 반격 UAV 무리가 일정 거리에서 표적 항공 차량을 따라갈 수 있고 이의 비행 경로를 방해할 수 있는 장애물을 탐색하는 지정된 표적 항공 차량을 "추적"할 수 있다. 일부 예에서, 각 반격 UAV는 GPS-VIO 융합 기술을 활용하여 GPS 신호가 간헐적으로 발생하는 상황에서 내비게이션을 지지할 수 있다(따라서 정확한 위성 위치 파악이 불가능하거나 부정확함). 이 시나리오에서, 각각의 반격 UAV는 정확한 위치를 결정 및/또는 업데이트 하기 위해 센서 융합 위치 추정기(sensor fusion position estimator)(예를 들어, 탑재된 CPU의 일부로서)를 포함할 수 있다. 센서 융합 위치 추정기는 탑재된 GPS 장치(간헐적 신호), 탑재된 카메라 및 IMU에서 데이터를 수신할 수 있다. 이 접근법에서, 칼만 필터(Kalman filter)는 GPS를 사용할 수 있을 때 GPS와 VIO의 정보를 결합하는 데 사용될 수 있으므로 VIA 만 사용할 수 있는 지역에서 VIO를 사용하여 계산된 궤적 오류를 최소화한다. 이를 위해 칼만 필터를 사용하여 시스템 상태(예를 들어, 위치 및 속도)를 추정하고 GPS 및 VIO와 같은 다른 방법을 사용하여 얻은 데이터를 융합할 수 있다. 보완 필터 또는 베이지안/마코프 방법과 같은 다른 접근 방식을 사용하여 다양한 감지 시스템(sensing system) 및 방법론에서 얻은 데이터를 융합할 수도 있다.

도 4a 내지 4d는 본 개시의 일 예에 따라 표적 항공 차량(104a)를 차단하고 무력화하는 시스템 및 방법을 도시한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 반격 UAV(102a)는 적재 또는 접힌 위치 F(도 1 및 4a)와 배치 위치 D(도 4c) 사이에서 작동 가능한 배치 가능한 그물 어셈블리의 형태로 항공 차량 포획 대응 조치(134a)(도 1 참조)를 포함하거나 지지한다. 접힌 위치 F에서, 항공 차량 포획 대책(134a)은 반격 UAV(102a)가 비행 중일 때 항공 차량 포획 대책(134a)에 대한 항력을 최소화하기 위해 낮은 항력 구성(아래에 상세히 설명됨)으로 배치될 수 있다. 반격 UAV(102a)가 표적 항공 차량(104a)을 차단하는 것에 응답하여(예를 들어, 근접해 있음), 항공 차량 포획 대책(134a)은 표적 항공 차량 포획 대책(134a)에서 표적 항공 차량(104a)을 포획하기 위해 표적 항공 차량(104a)의 예측되거나 알려진 비행 경로 근처 또는 이를 따라 신속하게 배치될 수 있으며, 이에 의해 항공 차량 포획 대책(134a)의 그물에서 표적 항공 차량(104a)의 로터 및/또는 몸체를 얽힘으로써 표적 항공 차량(104a)을 무력화시킨다.

더 구체적으로, 항공 차량 포획 대책(134a)은 그물(204)(예를 들어, 모노 필라멘트 자망(gill net))과 같은 적어도 하나의 유연한 얽힘 요소에 의해 함께 결합된 복수의 상부 지지 부재(200a 내지 d) 및 복수의 하부 지지 부재(202a 내지 d)를 포함할 수 있다. 지지 부재(200a 내지 d 및 202a 내지 d)는 예를 들어 비교적 얇고(1/4”직경) 긴(4 내지 12 피트) 유리 섬유 또는 탄소 섬유 에폭시 막대와 같은 견고하면서도 가벼운 구조적지지 부재일 수 있다.

도 4b 및 4c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 항공 차량 포획 대책(134a)은 상부 지지 부재(200a 내지 d)의 내부 또는 근접 또는 제1 단부를 피벗식으로 지지하는 상부 배치 메커니즘(206a)을 포함할 수 있으며, 하부 지지 부재(202a 내지 d)의 내부 또는 근접 또는 제1 단부를 피벗 식으로 지지하는 하부 배치 메커니즘(206b)을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 메인 지지 부재(208)는 상부 배치 메커니즘(206a) 및 반격 UAV(102a)에 결합되어 반격 UAV(102a)의 비행체(201)로부터 항공 차량 포획 대책(134a)을 지지하고 그물(204)을 배치하는 것을 도울 수 있다(반격 UAV(102a)의 로터와 그물이 우발적으로 얽히는 것을 방지하기 위해) 반격 UAV(102a)로부터 떨어져 있다. 하나의 예에서, 1 차 지지 부재(208)는 경량 강성 또는 반 강성 막대를 포함할 수 있다. 대안적으로, 항공 차량 포획 대책(134a)의 중량이 우발적인 얽히는 것을 방지하기 위해 일반적으로 반격 UAV(102a) 아래 및/또는 뒤에 배치된 채로 남아 있을만큼 충분히 무겁다고 가정하면, 메인 지지 부재(208)는 유연한 테더(tether) 또는 필라멘트(filament)로 교체될 수 있다.

상부 및 하부 배치 메커니즘(206a 및 206b)은 플라스틱 또는 알루미늄과 같은 내구성 있고 가벼운 재료로 구성된 하우징 또는 허브 일 수 있다. 각각의 지지 부재(200a 내지 d 및 202a 내지 d)의 배치를 지지하고 용이하게 하기 위한 다양한 구성 및 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 지지 부재(200a 내지 d)의 내부 단부는 각 상부 지지 부재(200a 내지 d)가 접힌 위치(F)에서 배치 위치(D)로 약 90도 아래쪽으로 회전할 수 있도록 하는 핀(미도시)에 의해 상부 배치 메커니즘(206a)에 피봇 식으로 결합될 수 있다(하부 배치 메커니즘(206b)의 경우에도 마찬가지 임). 대안적으로, 탄성 코드는 상부 배치 메커니즘(206a)에 결합될 수 있고 이어서 각 지지 부재(200a 내지 d)의 긴 개구를 통해 결합될 수 있고, 그리고 각각의 상부 지지 부재(200a 내지 d)의 단부에 결합되어 서로로부터 방출되는 것에 응답하여 지지 부재에 하향 당기는 힘을 발생시키고, 각각의 상부 지지 부재(200a 내지 d)는 배치 위치(D)로 이동하는 동안 제자리에 당겨지거나 스냅 된다.

하나의 예에서, 그물 구속 장치(net restraint device)(210)는 반격 UAV(102a)와 항공 차량 포획 대책(134a) 사이에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 접힌 위치 F에 있을 때, 테더(또는 제거 가능/이동 가능한 핀 또는 클립과 같은 다른 결합 장치)는 상부 및 하부 지지 부재(200a 내지 d 및 202a 내지 d)와 그물(204)을 함께 묶을 수 있다. 그물 구속 장치(210)는 반격 UAV(102a)의 제어기에 의해 작동 또는 작동되어 테더를 당겨 상부 및 하부 지지 부재(200a 내지 d 및 202a 내지 d)가 함께 번들링 되는 것을 방출할 수 있다. 그물 구속 장치(210)는 예를 들어 상부 및 하부 지지 부재(200a 내지 d 및 202a 내지 d)를 함께 묶는 구속 장치를 방출 또는 이동시키도록 작동 가능한 전기 작동 서보 모터 또는 다른 장치 일 수 있다. 일단 방출되면, 중력 및/또는 공기 항력은 상부 및 하부 지지 부재(200a 내지 d 및 202a 내지 d)가 도 4c의 배치 위치(D)에 위치되거나 고정될 때까지 각각의 배치 메커니즘(206a 및 206b)에 대해 아래쪽으로 피봇 하도록 할 수 있다(풍력은 또한 지지 부재(200a 내지 d 및 202a 내지 d)를 아래로 당기는 것을 도울 수 있다). 이러한 배치는 하부 지지 부재(202a 내지 d)가 중력(및 아마도 현재의 풍력)에 의해 상부 지지 부재(200a 내지 d)로부터 멀어지게 그물(204)을 아래쪽으로 당기기 때문에 그물(204)이 배치 위치로 펼쳐지거나 확장되게 한다.

항공 차량 포획 대책(134a)을 배치하기 위한 이러한 작동은 그물 구속 장치(210)의 작동을 제어하는 제어기(도시되지 않음)에 배치 신호를 전송할 수 있는 CPU(122)에 의해 자율적으로 실행될 수 있다. CPU(122)는 반격 UAV(102a)에 대한 표적 항공 차량(104a)의 검출된 근접성에 기초하여 그러한 배치 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(예를 들어, 119a 내지 n 및/또는 120a 내지 n)가 표적 항공 차량(104a)가 약 5m 떨어져 있고 일정한 고도 이득으로 5m/s에서 정북으로 향하고 있음을 검출하는 경우, CPU(122)는 비행 제어기(126)로 하여금 반격 UAV(102a)(및 그것의 항공 차량 포획 대책)가 표적 항공 차량(104a)의 비행 경로 바로 위에 위치하도록 하고, 약 5 초의 비행 시간에 표적 항공 차량(104a)를 차단하도록 할 수 있다. 따라서, 표적 항공 차량(104a)를 "차단"하기 불과 몇 초 전에, CPU(122)는 배치 신호를 그물 구속 장치(210)로 전송하여 항공 차량 포획 대책(134a)을 배치 위치 D에 배치할 수 있다. 항공 차량 포획 대책(134a)은 대략 1-2 초 내에 신속하게 배치되어 상대적으로 넓은 영공 영역을 커버 할 수 있으며, 이는 표적 항공 차량(104a)이 그물(204)로 날아가게 하기에 충분하며, 그 로터 및/또는 몸체가 그물(204)의 필라멘트에 얽히게 함으로써 표적 항공 차량(104a)를 포획하여 이를 무력화시킨다. 이것은 모두 CPU(122)를 통해 자율적으로 발생할 수 있으며(위에서 설명한대로), 반격 UAV(102a)로 표적 항공 차량(104a)를 차단하기 위해, 그리고 나서 표적 항공 차량(104a)을 포획하기 위해 항공 차량 포획 대책(134a)을 배치하기 위해 외부 제어 또는 수동 제어가 필요하지 않도록 한다. 반격 무인기(102a)의 자율적인 발사 및 표적 항공 차량(104a)의 차단을 제공하하는 것은, 항공 차량 포획 대책(134a)의 자율적 배치뿐만 아니라 빠른 차단 및 무력화가 필요한 많은 표적 항공 차량의 민첩성과 속도로 인해 많은 경우에 유리할 수 있다. 물론, 수동 또는 조종 시스템을 통한 반격 UAV(102a)의 발사, 작동 및 배치 및 대응하는 항공 차량 포획 대책이 여기서 고려된다. 인간 모니터링을 활용하여 표적 항공 차량을 검색/추적하는 유인 모니터링 시스템을 통해, 그리고 나서 표적 항공 차량을 차단하고 무력화하기 위해 항공 차량을 배치하는 유인 상호 작용 또는 명령은 그러한 빠른 무력화가 필요하지 않을 때 사용될 수 있다. 하지만 시간이 중요한 상황에서, 도 1 내지 4d에 대해 논의된 예와 함께 여기에서 예시된 바와 같이, 모두 단 몇 분(또는 심지어 몇 초) 내에 인간의 개입 또는 상호 작용없이, 본 개시의 예는 항공 차량 검출 시스템을 사용하여 표적 항공 차량의 자율적 검출 및 추적을 제공한 다음, 하나 이상의 반격 UAV(들)에 대한 자율 통신을 제공하고, 그 다음 하나 이상의 반격 UAV(들)로 표적 항공 차량을 자율적으로 차단하고 무력화한다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 배치 위치 D에 있을 때, 항공 차량 포획 대책(134a)은 3 차원 포획 영역을 정의하기 위해 서로 다른 방향으로 각각 연장되는 복수의 포획 영역(212a 내지 d)을 정의할 수 있다. 포획 구역(212a 내지 d)은 일반적으로 직사각형 형상 일 수 있고 인접한 포획 구역에 대해 90도 연장되는 평면 포획 영역을 가질 수 있다(위 또는 아래에서 볼 때 십자 또는 더하기 기호). 따라서, 일반적으로 360도 포획 영역은 포획 영역(212a 내지 d)의 외부 경계에 의해 정의될 수 있다. 따라서, 항공 차량 포획 대책(134a)의 특정 회전 위치에 관계없이, 적어도 하나의 포획 구역(212a 내지 d)은 항상 표적 항공 차량(104a)을 차단하는 위치에 있을 수 있다. 이것은 표적 항공 차량(104a)가 그물(204)에 포획될 가능성을 증가시키는 반면, 항공 차량 포획 대책(134a)의 회전 위치를 반드시 제어할 필요는 없다. 이것은 또한 서로에 대해 직각으로 연장되는 포획 구역 또는 부속 구역(adjunct zone)을 갖는 대칭적 그물 어셈블리를 제공하는 플러스 형상 구성으로 인해 저항력 구성을 제공하며, 이는 항공 차량 포획 대책(134a)에 작용하는 바람 항력 힘을 최소화한다.

표적 항공 차량이 포획되면, 항공 차량 포획 대책(134a)(및 포획된 표적 항공 차량(104a))은 도 4d에 도시된 바와 같이 인구 밀집 지역으로부터 떨어진 것과 같은 특정 낙하 구역 또는 위치에서 운송 및 방출될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 방출 메커니즘(release mechanism)(214)이 반격 UAV(102a)와 항공 차량 포획 대책(134a) 사이에 결합될 수 있으며, 원하거나 프로그램 될 때 반격 UAV(102a)로부터 항공 차량 포획 대책(134a)을 방출하도록 작동될 수 있다. 방출 메커니즘(214)은 CPU(122)에 통신 가능하게 결합될 수 있으며, 이는 제어 신호를 방출 메커니즘(214)으로 전송하여 항공 차량 포획 대책(134a)을 반격 UAV(102a)로부터 분리하는 방출 장치를 작동하게 할 수 있다. 2 개의 본체 또는 부품이 서로 결합되는 것을 분리하는, 낙하산 3 링 방출 시스템 또는 와이어 작동 식 빠른 방출 또는 핀인 홀 방출 장치를 사용하는 유사한 접근 방식과 같은, 임의의 적절한 기계적 및/또는 전기적 방출 메커니즘이 통합될 수 있다.

특정 위치에 떨어지면, 항공 차량 표획 대책(134a) 및 포획된 표적 항공 차량(104a)은 낙하 구역의 태그 된 위치를 기반으로 개인에 의해 검색될 수 있다(이것은 CPU(122)에 의해 프로그램 되거나 기록될 수 있고 그에 따라 전송될 수 있다). 표적 항공 차량(104a)은 제거될 수 있고 항공 차량 포획 대책(134a)은 다른 작업을 위해 동일하거나 다른 반격 UAV와 함께 재사용될 수 있다.

일부 예에서, 배치된 항공 차량 포획 대책(134a)은 표적 항공 차량(104a)가 포획되지 않은 경우에 접힌 위치(F)로 자율적으로 복귀될 수 있다. 이 예에서, 그물 구속 장치(210)는 항공 차량 포획 대책(134a)의지지 부재를 접힌 위치(F)로 다시 접는지지 부재의 단부에 결합된 테더(또는 다른 장치)를 후퇴시키도록 작동될 수 있다.

일부 예에서, 인간 조작자는 표적 항공 차량(104a)을 포획하기 위해 항공 차량 포획 대책(134a)의 비행 및 배치를 협력하기 위해 반격 UAV(102a)를 제어할 수 있다. 실시간 비디오 피드는 인간 조작자가 볼 수 있으며, 원격 제어를 사용하여 반격 UAV(102a)를 제어할 수 있다. 그러나, 인간의 반응 시간은 표적 항공 차량의 자율 추적 및 차단 및 무력화 목적을 위한 반격 UAV의 자율 내비게이션에 비해 매끄럽거나시기 적절하지 않을 수 있다.

또 다른 예에서, 특정 항공 차량 포획 대책은 상부 지지 부재(예를 들어, 200a 내지 d), 및 상부지지 부재 사이에 측 방향으로 결합된 그물 만 포함할 수 있다(예를 들어, 반격 UAV(102a)에 결합된 테더의 방향에 직각으로 연장되는 그물). 복수의 덩굴손(tendril) 또는 개별 필라멘트가 그물 및/또는 상부지지 부재로부터 연장되어 반격 UAV 뒤의 3 차원 포획 구역 또는 영역을 생성할 수 있다. 이러한 상부 지지 부재는 도 4c에서와 같이 일반적으로 비행 방향(바람 저항에 따라)에 직각으로 당겨지고 서로 직각으로 배향될 수 있다. 이 예에서, 길이가 수 미터(예를 들어, 최대 30m 이상) 인 이러한 덩굴손 수십 개를 지지 부재 뒤로 끌 수 있다. 이것은 덩굴손의 끝이 산발적으로 바람에 흔들리거나 표류하는 경향이 있기 때문에 매우 낮은 항력, 3 차원 포획 영역을 제공할 수 있다(해파리의 덩굴손과 매우 유사). 이런 방법으로, 반격 UAV는 표적 항공 차량의 로터에 덩굴손이 빨려 들어가거나 삼킬 수 있을 정도로 가까이 표적 항공 차량을 지나거나 근처에서 지나가는 속도로 검출된 표적 항공 차량 뒤를 따라 가도록 작동할 수 있다.

그물(204)(및 본 명세서에서 논의된 다른 그물 또는 필라멘트 요소)은 다수의 상이한 고강도 필라멘트로서 제조될 수 있다. 예를 들어, DSM에서 생산한 다이니마(Dyneema®) 또는 하니웰(Honeywell)에서 생산한 스팩트라(Spectra®)(즉, 모노 필라멘트)와 같은 고강도 초고 분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 섬유를 사용할 수 있으며, 이는 긴 분자 사슬을 사용하여 개별 섬유 내에서 하중을 전달한다. 다른 유형은 당업자에게 명백할 것이다. 응용 분야에 따라 다양한 파운드 테스트 및 메쉬 크기를 사용할 수 있으며, 예를 들면 1.5 파운드 테스트 및 예를 들어, 2.25 평방 인치 메시는 가능한 여러 개의 UAV를 포획하는 데 적합할 수 있다. 일부 그물은 교차하는 곳에 매듭이 있을 수 있고 다른 그물은 매듭을 제거하는 4 가닥 꼬기 기술을 활용하는 매듭이 없는 그물 일 수 있다. 매듭의 제거는 그물(204) 및 본 명세서에서 논의된 다른 것들과 같은 특정 그물의 배치 및 보관 중에 항력을 감소시키고 핸들링을 개선한다.

하나 이상의 표적 항공 차량을 포획하는 데 필요한 그물의 강도에 따라 궁극적으로 필요한 필라멘트 유형이 결정된다. 필라멘트 유형과 직경, 메쉬 크기 및 전체 그물 커버리지를 기반으로, 그물이 배치되지 않도록 하기 위해 주어진 각도에서 공기 역학적 항력의 균형을 맞춰야 하며 견인 및 배치시 반격 UAV에서 충분히 멀리 뒤로 수평으로 이동해야 한다. 하나 이상의 균형추를 사용하여 그물 또는 개별 스트랜드 또는 필라멘트에 결합함으로써 이러한 효과를 방지할 수 있다.

표적 항공 차량(104a)을 차단하기 위해 항공 차량 포획 대책(134a)을 견인하는 반격 UAV(102a)의 운동 방정식을 풀 때 다양한 입력 파라미터가 고려된다. 예를 들어, 반격 UAV(102a)와 연관된 입력 파라미터는 다음과 같을 수 있다: 중력 가속도; 항력 계수; 정면 영역; 공기 밀도; 질량; 최대 추력; 그리고 초기 위치와 속도. 표적 항공 차량(104a)을 차단하기 위한 운동 방정식을 풀 때, 항공 차량 포획 대책(134a)의 특정 항력 계수도 고려된다.

도 5a 및 5b는 지상 위치에 있는 동안 반격 UAV(102a)(또는 본 명세서에서 논의되는 다른 반격 UAV) 및 항공 차량 포획 대책(134a)을 지지하기 위한 시스템을 도시한다. 시스템은 지지 구조물 또는 지면 표면에 의해 지지될 수 있고, 지상 위치에 있는 동안 반격 UAV(102a)가 지지될 수 있는 플랫폼 또는 데크(218)를 가질 수 있는 받침대(pedestal)(216)를 포함할 수 있다. 받침대(216)는 반격 UAV(102a)로부터 적절하게 매달릴 수 있도록 항공 차량 포획 대책(134a)의 길이와 같거나 더 클 수 있다. 플랫폼(plaform)(218)은 일반적으로 평평할 수 있고, 반격 UAV(102a)의 비행체를 지지하면서 플랫폼(218)에 형성된 슬롯을 통해 매달린 항공 차량 포획 대책(134a)을 수용하기 위한 U 자형 프로파일을 포함할 수 있다. 표적 항공 차량(104a)dmf 검출하는 것에 응답하여(위에 상세히 설명된 바와 같이), 반격 UAV(102a)는 접힌 위치(F)(도 5b)에서 항공 차량 포획 대책(134a)을 자유롭게 끌거나 견인하면서 받침대(216)로부터 출발할 수 있다.

받침대(216)는, 예를 들어 카메라가 가능한 표적 항공 차량에 대한 영공을 모니터링 할 수 있도록 지상 위의 높이에 반격 UAV(102a)의 카메라 또는 다른 센서를 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 대부분의 카메라가 UAV의 로터와 수평 아래에 장착되어 지상에 있을 때 항상 위쪽을 볼 수 없기 때문에 유리하다. 전원(power)(미도시)은 플랫폼(218)과 연관될 수 있고 지상일 때 반격 UAV(102a)에 지속적으로 전력을 공급하기 위해 반격 UAV(102a)에 전기적으로 결합될 수 있다. 다양한 정보 또는 데이터 연결이 또한 받침대(216)에 의해 운반되는 바와 같이 반격 UAV(102a)에 제공될 수 있다. 실제로, 지상 플랫폼(218)에 멈춘 후, 반격 UAV(102a)는 전력 및/또는 데이터 라인에 연결될 수 있다. 반격 UAV(102a)는 또한 항공 차량 포획 대책(134a)이 배치되지 않은 경우에 받침대(218)로 "귀환"하도록 작동할 수 있다.

도 6a 내지 6c는 본 개시의 일 예에 따라 표적 항공 차량(104b)을 차단하고 무력화하는 시스템 및 방법을 도시한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 반격 UAV(102c)는 적재 또는 접힌 위치 F(도 6a)와 배치 위치 D(도 6c) 사이에서 작동할 수 있는 배치 가능한 그물 어셈블리의 형태로 항공 차량 포획 대책(134c)을 포함하거나 지지한다. 접힌 위치 F에서, 항공 차량 포획 대책(134c)은 항공 차량 포획 대책(134c)에 대한 항력을 최소화하기 위해 낮은 항력 구성으로 배열될 수 있으며, 따라서 반격 UAV(102c)가 반격 UAV(102c)로 비행하게 된다. 반격 UAV(102c)가 표적 항공 차량(104b)를 차단하는 것에 응답하여(예를 들어, 근접해 있음), 항공 차량 포획 대책(134c)은 표적 항공 차량 포획 대책(134c)에서 표적 항공 차량(104b)을 포획하기 위해 표적 항공 차량(104b)의 예측되거나 알려진 비행 경로 근처 또는 이를 따라 신속하게 배치될 수 있으며, 이에 의해, 표적 항공 차량 포획 대책(134c)의 그물에서 표적 항공 차량(104b)의 로터 및/또는 몸체를 얽힘으로써 표적 항공 차량(104b)를 무력화시킨다.

더 구체적으로, 항공 차량 포획 대책(134c)은 그물(305)(예를 들어, 모노 필라멘트 자망)과 같은 적어도 하나의 유연한 얽힘 요소에 의해 함께 결합된 한 쌍의 방사상 지지 부재(336a 및 336b)를 포함할 수 있다. 방사상 지지 부재(336a 및 336b)는 도 6a의 접힌 위치에 있을 때 그들 자신과 서로 주위를 접거나 감을 수 있는(그리고 그물을 감쌀 수 있는) 유리 섬유와 같은 유연한, 경량 막대 또는 부재 일 수 있다. 반경 방향 지지 부재(336a 및 336b)는 상대적으로 얇고(직경 1/4") 길 수 있다(예를 들어, 둘레가 20 피트 이상).

그물 구속 장치(310)는 반격 UAV(102c)와 항공 차량 포획 대책(134c) 사이에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 접힌 위치 F에 있을 때, 테더(또는 제거 가능/이동 가능한 핀 또는 클립과 같은 다른 결합 장치)는 상부 및 하부 방사상 지지 부재(336a 및 336b)(및 그물(305))을 함께 묶을 수 있다. 그물 구속 장치(310)는 반격 UAV(102c)의 제어기에 의해 작동되거나 작동되어 테더를 당겨 상부 및 하부 반경 방향 지지 부재(336a 및 336b)가 함께 번들링되는 것을 방출할 수 있다. 그물 구속 장치(310)는, 예를 들어 상부 및 하부 방사상 지지 부재(336a 및 336b)를 함께 묶는 구속 장치를 방출 또는 이동시키도록 작동 가능한 전기 작동 서보 모터 또는 다른 장치 일 수 있다.

접힌 위치에서, 방사상 지지 부재(336a 및 336b)는 예를 들어, 유연하고, 감겨지거나 묶인 유리 섬유 막대이고, 그 자체로 접혀서 에너지를 저장하도록 각각 접힐 수 있다. 방출되면, 방사상 지지 부재(336a 및 336b)는 이러한 저장된 에너지를 방출함으로써 자동으로 배치되거나 벗어지게 된다. 각각의 방사상 지지 부재(336a 및 336b)는 원형 또는 타원형으로 확장되고, 도 6c에 도시된 배치 위치 D에 위치될 때까지 서로 분리(망(305)의 크기에 의해 제한됨)하도록 한다. 이러한 배치는 하부 방사상 지지 부재(336b)가 중력(그리고 아마도 현재의 풍력)에 의해 상부 방사상 지지 부재(336a)로부터 멀어 지도록 그물(305)을 아래로 또는 바깥쪽으로 당기기 때문에 그물(305)이 그 배치 위치로 자동으로 펼쳐지거나 확장되게 한다.

항공 차량 포획 대책(134c)을 배치하기 위한 이러한 작동은 그물 구속 장치(310)의 작동을 제어하는 제어기(도시되지 않음)에 배치 신호를 전송할 수 있는 CPU(122)(예를 들어, 도 3 참조)에 의해 자율적으로 실행될 수 있다. CPU(122)는 도 4a 내지 4d의 예에 대해 설명된 것과 유사하게, 반격 UAV(102)에 대한 표적 항공 차량(104b)의 검출된 근접성에 기초하여 그러한 배치 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.

도 6c에 도시된 바와 같이, 배치 위치 D에 있을 때, 항공 차량 포획 대책(134c)은 원통형 영역 또는 그물 포획 영역의 형태로 3 차원 포획 영역을 정의할 수 있다. 따라서, 항공 차량 포획 대책(134c)의 특정 회전 위치에 관계없이, 원통형 그물망의 섹션은 항상 표적 항공 차량(104b)을 향할 수 있다. 이것은, 항공 차량 포획 대책(134c)의 회전 위치를 반드시 제어할 필요는 없지만, 표적 항공 차량(104b)이 그물(305)에 포획될 가능성을 증가시킨다.

표적 항공 차량이 포획되면, 항공 차량 포획 대책(134c)(및 포획된 표적 항공 차량(104b))은, 도 4d에서 논의되고 도시된 예에 대해 설명된 것과 유사하게, 반격 UAV(102c)와 항공 차량 포획 대책(134c) 사이에 결합될 수 있는 방출 메커니즘(314)을 통해 특정 낙하 구역 또는 위치에서 운반 및 방출될 수 있다.

일부 예들에서, 인간 조작자는 표적 항공 차량(104)를 포획하기 위해 항공 차량 포획 대책(134c)의 비행 및 배치를 작동시키기 위해 반격 UAV(102c)를 제어할 수 있다. 실시간 비디오 피드는 인간 조작자가 볼 수 있으며, 원격 제어를 사용하여 반격 UAV(102c)를 제어할 수 있다. 그러나, 인간의 반응 시간은 표적 항공 차량의 자율 추적 및 차단 및 무력화 목적을 위한 반격 UAV의 자율 내비게이션에 비해 매끄럽지 않거나 적절하지 않을 수 있다.

또 다른 예에서, 항공 차량 포획 대책은 단 하나의(배치 가능한) 반경 방향 지지 부재(예를 들어, 336a)를 포함할 수 있으며, 그물 및/또는 덩굴손이 여기에 결합될 수 있다. 이 예에서, 길이가 수 미터(예를 들어, 최대 30m 이상) 인 수십 개의 덩굴손을 지지대 뒤에 끌 수 있다. 이것은 덩굴손의 끝이 산발적으로 바람에 흔들리거나 표류하는 경향이 있기 때문에 매우 낮은 항력, 3 차원 포획 영역을 제공할 수 있다(해파리의 덩굴손과 매우 유사). 이런 방법으로, 반격 UAV는 덩굴손이 표적 항공 차량의 로터에 의해 덩굴손에 빨려 들어가거나 에워쌀 수 있도록 표적 항공 차량을 따라 또는 근처에서 충분히 가까운(예를 들어, 30m 미만) 속도로 검출된 표적 항공 차량 뒤를 추적하도록 작동할 수 있다.

반격 UAV(102c) 및 항공 차량 포획 대책(134c)은 지상 모드에 있을 때 플랫폼 또는 받침대에 의해 지지될 수 있고, 및 그리고 나서 도 5a를 참조하여 도시되고 설명된 것과 유사하게, 표적 항공 차량의 검출에 응답하여 플랫폼으로부터 발사하도록 작동할 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 예에 따른 반격 UAV(102b)로 표적 항공 차량(104b)를 무력화하는 시스템 및 방법을 도시한다. 반격 UAV(102b) 및 그것이 작동하는 시스템은 표적 항공 차량(104b)를 차단하고 무력화하기 위해 도 1 내지 도 6c를 참조하여 전술한 반격 UAV 및 시스템과 동일하거나 유사한 특징을 가질 수 있다. 그러나, 이 예에서 반격 UAV(102b)는 표적 항공 차량(104b)를 무력화하도록 작동할 수 있는 고정윙 무인 항공 차량 일 수 있다. 구체적으로, 항공 차량 포획 대책(134b)은 비행 중에 표적 항공 차량(104b)의 로터를 얽히게 하기 위해 반격 UAV(102b)에 결합될 수 있다.

항공 차량 포획 대책(134b)은 반격 UAV(102b)에 묶인 지지 부재(220)(예를 들어, 알루미늄 또는 유리 섬유 막대)를 포함하고, 그물(222)의 다양한 부분으로부터 연장되는 복수의 덩굴손(224)을 가질 수 있는, 그물(222)과 같은 적어도 하나의 유연한 얽힘 요소를 지지한다. 이것은, 그물(222)이 반격 UAV(102b) 바로 뒤에 견인되는 2 차원 포획 구역을 효과적으로 생성하기 때문에, 반격 UAV(102b)가 영공에서 작동될 때 항공 차량 포획 대책(134b)에 대한 항력을 최소화하기 위한 저항력 구성을 제공한다.

반격 UAV(102b)가 표적 항공 차량(104b)를 차단하는 것에 응답하여(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 서로 근접해 있음), 항공 차량 포획 대책(134b)은 그물(222)(또는 그 덩굴손(224))에서 표적 항공 차량(104b))을 포획하기 위해 표적 항공 차량(104b)의 예측되거나 알려진 비행 경로를 따라 견인되고 위치될 수 있다. 그에 의해 표적 항공 차량(104b)를 무력화시키기 위해 표적 항공 차량(104b)의 로터 및/또는 몸체를 얽히게 한다. 이것은 표적 항공 차량(104b)의 매우 정확한 단말 추적에 대한 필요성을 감소시킬 수 있으며, 항공 차량 포획 대책(134b)은 표적 항공 차량(104b)의 풋 프린트에 비해 상대적으로 클 수 있기 때문에, 반격 UAV(102b)는 그것을 포획하기 위해 표적 항공 차량(104b)에 근접하거나 근접하기만 하면 된다.

이 예에서, 항공 차량 포획 대책(134b)에 대한 항력은 영공을 통해 일반적인 수평 방향을 따라 견인되는 낮은 프로파일로 인해 상대적으로 낮을 것이기 때문이고, 및 그물(222)은 여기서 논의된 바와 같이 그 크기에 비해 상대적으로 가볍기 때문에, 그물(222)은 비교적 큰 직사각형 형상(예를 들어, 15m x 50m 이상) 일 수 있다. 일부 예에서, 지지 부재(220)는 항력을 감소시키고 견인될 때 원하는 방향을 따라 그물(222)을 배향시키는 것을 도울 수 있는 에어 포일 형상 프로파일(airfoil-shaped profile)과 같은 공기 역학적 형상을 가질 수 있다. 소형 에어 포일 또는 윙렛(wingle)과 같은 안정화 장치는, 항공 차량 포획 대책이 일반적으로 비행 방향에 수직으로 배향되고, 및 비행 중에 지지 부재와 그물의 회전을 방지하기 위해, 지지 부재(220)의 단부에 결합될 수 있다. 대안적으로, 윙렛 및 윙렛이 있는 안정화 지지 부재는 포획 대책의 안정성 및 방향 제어를 향상시키기 위해 포획 대책의 후단 가장자리에 설치될 수도 있다.

일부 예에서, 지지 부재(220)는 접힌 위치에서 구성될 수 있고 그 후 배치 위치에서 배치될 수 있다. 이런 방법으로, 지지 부재(220)는 2 개 이상의 접을 수 있는 지지 부재일 수 있고, 그물(222)은 이러한 지지 부재 주위에 감겨지거나 묶일 수 있다. 이러한 지지 부재는 예를 들어 반격 UAV(102b)가 지지 부재의 번들을 배치하거나 방출할 때까지 운송 중에 수직으로 배향될 수 있다. 그 다음, 그물(222)은 지지 부재(220) 및 그물(222)에 가해진 항력으로 인해 지지 부재(220)로부터 자동으로 펼쳐지거나 방출될 수 있다. 마찬가지로 위에서 설명한 것처럼, 반격 UAV(102b)는 추적한 다음 표적 항공 차량(104b)를 근접하여 통과할 수 있으며, 그리고 나서 덩굴손(224) 및/또는 그물(220)은(예를 들어, 표적 항공 차량(104b)의 로터에 의해 생성된 흡입력으로 인해) 표적 항공 차량(104b)의 로터에 얽힐 수 있다.

일단 포획되면, 항공 차량 포획 대책(134b) 및 표적 항공 차량(104b)은 인구 밀집 지역(예를 들어, 도 4d 참조)과 같은 특정 낙하 구역에서 운반 및 방출될 수 있다. 따라서, 방출 메커니즘(226)은 반격 UAV(102b) 및 항공 차량 포획 대책(134b)에 결합될 수 있으며, 반격 UAV(102b)로부터 항공 차량 포획 대책(134b)을 방출하기 위해 반격 UAV(102b)에 의해 작동될 수 있다.

본 명세서에 개시된 다양한 그물의 주요 이점 중 하나는 상대적으로 큰 포획 영역 또는 표면적을 허용하는 가볍고 낮은 항력 그물의 특징이다. 예를 들어, 너비가 16 피트이고 길이가 550m2 인 1.5 파운드(또는 이상) 테스트 모노 필라멘트의 그물(2,500m2 포함)은 약 3 인치 정사각형 평균 메쉬 크기로 무게가 5 파운드에 불과하다. 그리고 16 피트 길이의 지지대 하나는 무게가 몇 파운드 또는 이하에 불과할 수 있다. 따라서 전체 항공 차량 포획 대책은 2,500 m²의 포획 영역을 커버하면서 무게가 10 파운드 미만일 수 있다. 따라서, 예를 들어 30 파운드의 탑재 하중 용량을 가진 특정 반격 UAV는 이러한 항공 차량 포획 대책을 쉽게 견인할 수 있다. 표적 항공 차량을 차단하기 위해 상대적으로 빠른 속도로 이동할 때 잠재적으로 높은 항력(예를 들어, 10 내지 20 파운드)이 있는 경우에도 마찬가지이다.

도 8은 본 개시의 일 예에 따른 반격 UAV(402)로 표적 항공 차량(404)을 차단하고 무력화하는 시스템 및 방법을 도시한다. 반격 UAV(402)는 표적 항공 차량(404)을 차단하고 채고 무력화하기 위해 도 1 내지 6c를 참조하여 설명된 반격 UAV를 참조하여 설명된 것과 동일하거나 유사한 특징을 가질 수 있다. 여기서, 항공 차량 포획 대책(434)은 비행 중에 표적 항공 차량(404)의 로터를 얽히기 위해 반격 UAV(402)에 결합된 복수의 덩쿨손(tendril)(435)(즉, 그물이 아님) 일 수 있다. 하나 이상의 웨이트는 하나 이상의 덩굴손(435)에 결합되어 덩굴손(435)이 반격 UAV(402)에 매달린 상태를 유지하고 이들이 반격 UAV(402)와 우연히 얽히는 것을 방지할 수 있다. 대안적으로, 보이는 바와 같이, 반-강성 또는 강성 막대 또는 다른 지지 부재(403)는 반격 UAV(402)에 결합될 수 있고 동일한 목적을 위해 덩굴손(435)을 지지하기 위해 반격 UAV(402)로부터 아래쪽으로 연장될 수 있다. 이 구성에서, 덩굴손(435)은 충분한 풍력에 의해 지지 부재(403)를 통해 긴 공동(elongate cavity)으로부터, 또는 적절한 방식으로 번들 또는 덩굴손 모음(435)을 방출하기 위해 방출 장치를 작동시키는 반격 UAV(402)에 의해 수행되는 능동 작동에 의해, 배치될 수 있다(적재된 위치에서 배치 위치로).

이 덩쿨손 구성은 반격 UAV 402가 영공에서 작동할 때, 자유로운 끝 단이 제한없이 바람에 흔들 리거나 움직일 수 있기 때문에 특정 덩굴손의 개별 가닥 또는 필라멘트에 대한 항력이 매우 낮기 때문에, 항력을 최소화하는 저항력 포획 메커니즘을 제공할 수 있다.

따라서, 표적 항공 차량(404)를 차단하는 반격 UAV(402)에 응답하여(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 서로 근접해 있음), 항공 차량 포획 대책(434)은 하나 이상의 덩굴손(435)에서 표적 항공 차량(404)를 포획하기 위해 표적 항공 차량(404)의 예측되거나 알려진 비행 경로를 따라 견인되고 위치될 수 있으며, 그에 의해 표적 항공 차량(404)를 무력화시키기 위해 표적 항공 차량(404)의 로터를 얽히게 한다. 덩굴손(435)은 경량 특성과 낮은 항력 특성으로 인해 15m 내지 50m 또는 그 이상과 같이 비교적 길 수 있다.

덩굴손(435)은 반격 UAV(402)의 비행체 내부 또는 주위에 묶여 있거나 적재된 위치로 구성될 수 있으며, 그리고 나서 도 8에 도시된 바와 같이 배치 위치에서 배치 가능하다. 일단 포획되면, 항공 차량 포획 대책(434) 및 표적 항공 차량(404)은 인구 밀집 지역(예를 들어, 도 4d 참조)과 같은 특정 낙하 구역에서 운반 및 방출될 수 있다. 따라서, 방출 메커니즘은 반격 UAV(402) 및 항공 차량 포획 대책(434)에 결합될 수 있으며, 반격 UAV(402)로부터 항공 차량 포획 대책(434)을 방출하기 위해 반격 UAV(402)에 의해 작동될 수 있다.

원형 또는 타원형, 다각형, 불규칙한 모양 등과 같은 임의의 수의 모양 및 그물망 및 그 지지 구성이 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 일부 예에서, 복수의 반격 UAV는 덩굴손의 추가와 같은, 3 차원 포획 구역이 있는 그물을 배치하거나, 예를 들어 방사형 지지 부재와 함께 배치된 구형 그물을 배치할 수도 있다. 이 예에서, 적어도 하나의 "망면(net face)" 또는 표면 영역은 그물의 회전 위치에 관계없이 항상 특정 표적 항공 차량을 향하게 되며, 이는 표적 항공 차량을 포획할 가능성을 높인다.

여기에서 논의된 다양하나의 예에서, 하나 이상의 항공 극장 관찰자(aerial theatre observer) UAV(들)는 표적 항공 차량을 무력화하는 것을 돕기 위해 모니터링 영역 주위를 호버링 하거나 비행하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 고성능 항공 극장 관찰자 UAV(들)는 표적 항공 차량의 터미널 추적 및 무력화를 "관찰"할 수 있는 다양한 센서 및 장치(예를 들어, 광학 카메라, 짐벌 등)를 가질 수 있다. 즉, 항공 극장 관찰자 UAV(들)는 실시간으로 표적 항공 차량을 추적할 수 있으며 수집된 데이터를 하나 이상의 반격 UAV(들) 및/또는 외부 항공 차량 검출 시스템(100)에 통신할 수 있다. 이 시스템은 하나 이상의 반격 UAV(들) 및/또는 외부 항공 차량 검출 시스템(100)에 의해 추적이 간헐적이거나 이용 불가능할 수 있는 장소의 추적 표적 항공 차량(들)을 제공하는 것을 돕는다(예를 들어, 날씨, 검출 범위 문제, 새 등으로 인해). 인간 관찰자는 또한 표적 항공 차량을 무력화에 성공 또는 실패를 관찰하기 위해, 그러한 항공 극장 관찰자 UAV(들)로부터 라이브 비디오 피드와 같은 데이터를 수신하고, 표적 항공 차량이 반격 UAV(들)에 의한 무력화를 피하는 경우 백업 시스템으로 작동할 수 있다.

도면에 예시된 예를 참조했으며, 이를 설명하기 위해 특정 언어를 사용했다. 그럼에도 불구하고 기술의 범위에 대한 제한이 의도되지 않음이 이해될 것이다. 본 명세서에 예시된 특징의 변경 및 추가 수정 및 본 명세서에 예시된 예의 추가 적용은 설명의 범위 내에서 고려되어야 한다.

또한, 설명된 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 앞의 설명에서, 설명된 기술의 예에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 다양한 구성의 예와 같은 수많은 특정 세부 사항이 제공되었다. 그러나 기술은 하나 이상의 특정 세부 사항없이 또는 다른 방법, 구성 요소, 장치 등을 사용하여 실행될 수 있음을 인식할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 구조 또는 작업은 기술의 측면을 모호하게하는 것을 피하기 위해 자세히 표시하거나 설명하지 않는다.

주제가 구조적 특징 및/또는 작업에 특정한 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 정의된 주제는 반드시 위에서 설명된 특정 특징 및 작동으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 위에서 설명된 특정 특징 및 작동은 청구 범위를 구현하는 예시적인 형태로 개시된다. 설명된 기술의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 수많은 수정 및 대안적 배열이 고안될 수 있다.

Claims

표적 항공 차량의 항공 무력화를 위한 반격 무인 항공 차량(UAV)에 있어서,
상기 반격 UAV는:
비행체;
검출된 표적 항공 차량을 차단하기 위해 반격 UAV의 비행을 제어하는 비행 제어 시스템; 및
상기 비행체에 의해 운반되고 및 상기 검출된 표적 항공 차량을 포획하도록 작동하는 항공 차량 포획 대책
을 포함하는
반격 UAV 장치.
제1항에 있어서,
상기 반격 UAV는 상기 표적 항공 차량의 위치를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함하고,
상기 비행 제어 시스템은 상기 표적 항공 차량의 검출된 위치에 기초하여 상기 반격 UAV의 자율 비행을 제어하도록 작동 가능한 비행 제어기를 포함하는
반격 UAV 장치.
제1항에 있어서,
상기 비행체에 의해 지지되고 및 외부 항공 차량 검출 시스템에 통신 가능하게 결합된 무선 통신 장치를 더 포함하고,
상기 통신 장치는 외부 항공 차량 검출 시스템으로부터 명령 데이터를 수신하도록 구성되고, 상기 명령 데이터는 상기 외부 항공 차량 검출 시스템에 의해 검출된 상기 표적 항공 차량과 연관되는
반격 UAV 장치.
제3항에 있어서,
비행체에 이동 가능하게 결합된 적어도 하나의 카메라를 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 카메라는, 상기 표적 항공 차량을 검출하고 추적하기 위해, 상기 외부 항공 차량 검출 시스템으로부터 수신된 상기 명령 데이터에 기초하여, 포인팅 위치를 설정 및 수정하도록 이동 가능한
반격 UAV 장치.
제4항에 있어서,
상기 비행 제어 시스템은 상기 표적 항공 차량을 차단하기 위해 상기 수신된 명령 데이터에 기초하여 상기 반격 UAV의 자율 비행을 제어하기 위해 작동 가능한 비행 제어기를 포함하는
반격 UAV 장치.
제1항에 있어서,
상기 비행 제어 시스템은 중앙 처리 장치(CPU) 및 서로 통신하는 비행 제어기를 포함하고,
상기 적어도 하나의 센서는 상기 표적 항공 차량의 위치를 검출하도록 작동 가능한 카메라를 포함하고,
상기 카메라는 상기 표적 항공 차량의 동적 비행 위치를 추적하기 위해 상기 검출된 위치와 연관된 데이터를 처리하기 위해 상기 CPU에 작동 가능하게 결합되고,
상기 비행 제어기는 상기 표적 항공 차량의 동적 비행 위치를 차단하기 위해 상기 반격 UAV의 자율 비행을 제어하도록 구성되는
반격 UAV 장치.
제1항에 있어서,
상기 항공 차량 포획 대책은 상기 표적 항공 차량에 근접한 상기 반격 UAV에 응답하여 상기 표적 항공 차량의 적어도 하나의 로타리 프로펠러 장치의 작동을 방해하도록 구성된 적어도 하나의 유연한 얽힘 요소를 포함하는
반격 UAV 장치.
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유연한 얽힘 요소는 그물, 필라멘트, 모노 필라멘트, 편조 필라멘트, 덩굴손, 섬유, 끈, 코드, 가닥, 실, 로프 또는 와이어 중 적어도 하나를 포함하는
반격 UAV 장치.
제1항에 있어서,
상기 항공 차량 포획 대책은 접힌 위치와 배치 위치 사이에서 상기 반격 UAV에 의해 작동 가능한
반격 UAV 장치.
제9항에 있어서,
상기 항공 차량 포획 대책은 복수의 지지 부재 및 상기 복수의 지지 부재에 결합된 적어도 하나의 그물을 포함하고,
상기 복수의 지지 부재 및 상기 적어도 하나의 그물은 접힌 위치에 있을 때 접을 수 있는
반격 UAV 장치.
제10항에 있어서,
상기 복수의 지지 부재 및 상기 적어도 하나의 그물은 배치 위치에 있을 때, 각각이 서로 다른 방향으로 연장하여, 상기 항공 차량 포획 대책에 의해 정의된 3 차원 포획 영역을 정의하는 복수의 그물 포획 영역을 정의하는
반격 UAV 장치.
제10항에 있어서,
상기 항공 차량 포획 대책에 결합되고, 및 상기 접힌 위치에서 상기 항공 차량 포획 대책을 유지하도록 구성된 구속 장치를 더 포함하고,
상기 반격 UAV는 상기 항공 차량 포획 대책을 상기 배치 위치로 이동시키기 위해 구속 장치를 구동시키도록 작동할 수 있는
반격 UAV 장치.
제9항에 있어서,
상기 복수의 지지 부재는 제1 방사상 지지 부재 및 제2 방사상지지 부재를 포함하고,
상기 적어도 하나의 그물은 상기 항공 차량 포획 대책에 의해 정의된 3 차원 포획 구역을 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 방사상 지지 부재를 함께 결합하는
반격 UAV 장치.
제1항에 있어서,
상기 비행체를 상기 항공 차량 포획 대책에 결합하는 방출 메커니즘을 더 포함하고,
상기 반격 UAV는 상기 포획된 표적 항공 차량을 특정 위치로 전달하기 위해 상기 표적 항공 차량을 포획한 후 상기 반격 UAV로부터 상기 항공 차량 포획 대책을 방출하기 위해 방출 메커니즘을 구동시키도록 작동 가능한
반격 UAV 장치.
표적 항공 차량을 검출하고 무력화하기 위한 시스템에 있어서,
상기 시스템은:
비행체;
반격 UAV의 비행을 제어하는 비행 제어 시스템; 및
상기 비행체에 의해 전달되는 항공 차량 포획 대책,
표적 항공 차량을 검출하도록 작동 가능하고, 및 상기 반격 UAV에 의한 상기 표적 항공 차량의 차단을 용이하게 하기 위해 상기 반격 UAV에 명령 데이터를 제공하도록 작동 가능한 적어도 하나의 검출 센서를 포함하는 항공 차량 검출 시스템
을 포함하는 반격 무인 항공 차량(UAV)를 포함하고,
상기 표적 항공 차량의 차단에 응답하여,
상기 반격 UAV는 상기 항공 차량 포획 대책으로 상기 검출된 표적 항공 차량을 포획하도록 작동 가능한
시스템.
제15항에 있어서,
상기 명령 데이터는 차단 데이터, 항공 차량 포획 대책 배치 명령 데이터, 표적 항공 차량 검출 데이터, 반격 UAV 제어 데이터, 참여 및 포획 데이터 권한, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는
시스템.
제15항에 있어서,
상기 항공 차량 검출 시스템은 상기 표적 항공 차량의 위치를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 포함하는 탑재된 항공 차량 검출 시스템을 포함하고,
상기 비행 제어 시스템은 상기 표적 항공 차량의 검출된 위치에 기초하여 상기 반격 UAV의 자율 비행을 제어하도록 작동 가능한 비행 제어기를 포함하는
시스템.
제15항에 있어서,
상기 항공 차량 검출 시스템은 외부 항공 차량 검출 시스템을 포함하고,
상기 외부 항공 차량 검출 시스템은 상기 표적 항공 차량을 검출하도록, 및 상기 표적 항공 차량의 차단을 용이하게 하기 위해 적어도 하나의 반격 UAV에 명령 데이터를 제공하도록 작동 가능한 적어도 하나의 검출 센서를 포함하는
시스템.
제18항에 있어서,
상기 외부 항공 차량 검출 시스템은 영공을 모니터링 하기 위해 지상 기반 구조물과 연관되고,
상기 적어도 하나의 검출 센서는 적어도 하나의 표적 항공 차량을 검출하도록 구성된 복수의 검출 센서를 포함하는
시스템.
제15항에 있어서,
상기 비행 제어 시스템은 서로에게 결합된 중앙 처리 장치(CPU) 및 비행 제어기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 센서는 상기 표적 항공 차량의 위치를 검출하도록 작동 가능한 카메라를 포함하고,
상기 카메라는 상기 표적 항공 차량의 동적 비행 위치를 추적하기 위해 상기 검출된 위치와 연관된 데이터를 처리하기 위해 상기 CPU에 작동 가능하게 결합되고,
상기 비행 제어기는 표적 항공 차량의 동적 비행 위치를 차단하기 위해 상기 반격 UAV의 자율 비행을 제어하도록 구성되는
시스템.
제15항에 있어서,
상기 항공 차량 포획 대책은 상기 반격 UAV가 상기 표적 항공 차량에 근접해 있는 것에 응답하여 상기 표적 항공 차량의 적어도 하나의 로터리 프로펠러 장치의 작동을 방해하도록 구성된 적어도 하나의 유연한 얽힘 요소를 포함하는
시스템.
제15항에 있어서,
상기 항공 차량 포획 대책은 접힌 위치와 배치 위치 사이에서 상기 반격 UAV에 의해 작동 가능한
시스템.
제22항에 있어서,
상기 항공 차량 포획 대책은 복수의 지지 부재 및 상기 복수의 지지 부재에 결합된 적어도 하나의 그물을 포함하고,
상기 복수의 지지 부재 및 상기 적어도 하나의 그물은 접힌 위치에 있을 때 접을 수 있는
시스템.
제23항에 있어서,
상기 복수의 지지 부재 및 상기 적어도 하나의 그물은 배치 위치에 있을 때, 각각이 서로 다른 방향으로 연장하여 상기 항공 차량 포획 대책에 의해 정의된 3 차원 포획 영역을 정의하는 복수의 그물 포획 영역을 정의하는
시스템.
제24항에 있어서,
상기 복수의 지지 부재 각각은 선형 막대 또는 방사상 막대 중 적어도 하나를 포함하는
시스템.
제15항에 있어서,
상기 비행체를 상기 항공 차량 포획 대책에 결합하는 방출 메커니즘을 더 포함하고,
상기 반격 UAV는 상기 포획된 표적 항공 차량을 특정 위치로 전달하기 위해 상기 표적 항공 차량을 포획한 후 상기 반격 UAV로부터 상기 항공 차량 포획 대책을 방출하기 위해 방출 메커니즘을 구동시키도록 작동 가능한
시스템.
제18항에 있어서,
상기 반격 UAV를 포함하는 복수의 반격 UAV를 더 포함하고,
각각의 반격 UAV는 지상 기반 구조물 또는 하나 이상의 다른 반격 UAV와 연관된 상기 항공 차량 검출 시스템 중 적어도 하나와 통신하고, 및
각각의 반격 UAV는 배치 가능한 항공 차량 포획 대책을 포함하는
시스템.
표적 항공 차량의 항공 무력화 방법에 있어서,
표적 항공 차량을 검출하는 단계;
상기 표적 항공 차량을 차단하기 위해 반격 무인 항공 차량(UAV)을 작동하는 단계; 및
상기 반격 UAV에 의해 전달되는 항공 차량 포획 대책으로 상기 표적 항공 차량을 포획하는 단계
를 포함하는
방법.
제28항에 있어서,
상기 표적 항공 차량을 검출하는 단계는 항공 차량 검출 시스템의 적어도 하나의 센서로 동적 비행 위치를 추적하는 단계를 더 포함하고,
상기 항공 차량 검출 시스템은 상기 반격 UAV에 탑재된 검출 센서 또는 반격 UAV로부터 멀리 떨어진 검출 센서 중 적어도 하나를 포함하는
방법.
제28항에 있어서,
상기 반격 UAV를 포함하는, 복수의 반격 UAV 사이에서 위치 데이터를 통신하는 단계 - 각각의 반격 UAV는 배치 가능한 항공 차량 포획 대책을 포함함 - 를 더 포함하는
방법.
제28항에 있어서,
상기 표적 항공 차량을 검출하는 단계는 상기 표적 항공 차량을 자율적으로 검출하고 상기 표적 항공 차량을 자율적으로 추적하는 단계를 포함하는
방법.
제28항에 있어서,
상기 표적 항공 차량을 추적하기 위해 상기 반격 UAV의 카메라의 포인팅 위치를 설정하는 단계 - 상기 포인팅 위치는 항공 차량 검출 시스템으로부터 수신된 명령 데이터에 기초함 - 를 더 포함하는
방법.
제28항에 있어서,
상기 표적 항공 차량을 포획하기 위한 3 차원 포획 영역을 정의하기 위해 접힌 위치에서 배치 위치로 상기 항공 차량 포획 대책을 전환하는 단계
를 더 포함하는
방법.
제28항에 있어서,
상기 표적 항공 차량을 특정 위치로 전달하기 위해 상기 표적 항공 차량을 포획한 후에 상기 반격 UAV로부터 상기 항공 차량 포획 대책을 방출하기 위해 상기 반격 UAV를 상기 항공 차량 포획 대책에 결합하는 방출 메커니즘을 구동시키는 단계
를 더 포함하는
방법.
제28항에 있어서,
상기 표적 항공 차량을 검출하는 단계는 상기 표적 항공 차량의 위치를 검출하기 위해 상기 반격 UAV에 의해 각각 지지되는 광학 센서 및 레이더 센서를 작동하는 단계
를 더 포함하는
방법.
제28항에 있어서,
상기 표적 항공 차량을 검출하는 단계는 상기 표적 항공 차량과 연관된 위치 데이터를 생성하기 위해 지상 구조물과 연관된 복수의 검출 센서를 작동하여 단계를 더 포함하고,
상기 방법은 상기 위치 데이터를 상기 반격 UAV에 연속적으로 통신하는 단계를 더 포함하는
방법.
제28항에 있어서,
상기 표적 항공 차량을 검출하는 단계는 상기 표적 항공 차량과 연관된 위치 데이터를 생성하기 위해 복수의 검출 센서를 작동하는 단계를 더 포함하고,
상기 방법은 상기 복수의 검출 센서와 연관된 신뢰성 계층에 기초하여 하나 이상의 검출 센서와 연관된 위치 데이터를 제거하는 단계를 더 포함하는
방법.
하나 이상의 프로세서로 하여금,
하나 이상의 검출 센서에 의해 생성된 데이터 - 상기 데이터는 표적 항공 차량과 연관됨 - 를 수신하고,
상기 수신된 데이터에 기초하여 상기 표적 항공 차량의 위치를 결정하고; 및
상기 결정된 위치와 연관된 명령 데이터를 적어도 하나의 반격 무인 항공 차량(UAV)에 통신하게 지시하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터 소프트웨어 모듈을 포함하는 유형의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.