KR20210066873A - 표적 항공 차량을 무력화하기 위한 근접 대책 - Google Patents

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Abstract

표적 항공 차량을 검출하고 무력화하는 시스템은 UAV의 비행을 용이하게 하도록 작동 가능한 비행체 및 비행체 주위에 지지된 비행 제어 시스템을 포함하는 반격 무인 항공 차량 (UAV), 및 비행체에 의해 지지되는 항공 차량 대응 수단을 포함한다. 시스템은 비행 중 표적 항공 차량을 검출하도록 작동 가능하고 및 반격 UAV에 의한 표적 항공 차량의 차단을 용이하게 하기 위해 반격 UAV에 명령 데이터를 제공하도록 작동 가능한 적어도 하나의 검출 센서를 포함하는 항공 차량 검출 시스템을 포함할 수 있다. 표적 항공 차량을 차단하기 위해, 반격 UAV는 항공 차량 포획 대책으로 검출된 표적 항공 차량의 작동을 방해하도록 작동 가능하고, 그에 따라 표적 항공 차량을 무력화시킨다. 반격 UAV 및 시스템은 자율적으로 작동할 수 있다. 연관 시스템 및 방법이 제공된다.

Description

표적 항공 차량을 무력화하기 위한 근접 대책
본 출원은 표적 항공 차량을 무력화하기 위한 근접 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 발명은: 비행체(flight body); 반격 UAV(counter-attack UAV)의 비행을 제어하는 비행 제어 시스템 비행체(flight control system flight body); 및 비행체에 의해 지지되는 항공 차량 대책(aerial vehicle countermeasure)을 포함할 수 있는 반격 무인 항공 차량 (UAV)를 포함하는 표적 항공 차량(target aerial vehicle)를 검출하고 무력화하기 위한 시스템을 제시한다. 시스템은 표적 항공 차량을 검출하도록 작동 가능한 적어도 하나의 검출 센서를 포함하는 항공 차량 검출 시스템(aerial vehicle detection system)을 포함할 수 있으며, 그리고 그것은 반격 UAV에 의한 표적 항공 차량의 차단을 용이하게 하기 위해 반격 UAV에 명령 데이터(command data)를 제공하도록 작동 가능하다. 표적 항공 차량의 차단에 응답하여, 반격 UAV는 항공 차량 포획 대책(aerial vehicle capture countermeasure)으로 검출된 표적 항공 차량의 작동을 방해한다.
하나의 예에서, 명령 데이터는 차단 데이터(intercept data), 항공 차량 대책 배치 명령 데이터(aerial vehicle countermeasure deployment command data), 표적 항공 차량 검출 데이터(target aerial vehicle detection data), 반격 UAV 제어 데이터(counter-attack UAV control data), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함한다.
하나의 예에서, 항공 차량 검출 시스템은 표적 항공 차량의 위치를 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서(sensor)를 포함하는 탑재된 항공 차량 검출 시스템을 포함한다. 비행 제어 시스템(aerial vehicle detection system)은 표적 항공 차량의 검출된 위치에 기초하여 반격 UAV의 자율 비행을 제어하도록 작동 가능한 비행 제어기(flight controller)를 포함할 수 있다.
하나의 예에서, 항공 차량 검출 시스템은 표적 항공 차량을 검출하고 표적 항공 차량의 차단을 용이하게 하기 위해 반격 UAV에 명령 데이터를 제공하도록 작동할 수 있는 적어도 하나의 검출 센서를 포함하는 외부 항공 차량 검출 시스템(external aerial vehicle detection system)을 포함한다.
하나의 예에서, 외부 항공 차량 검출 시스템은 영공(airspace)을 모니터링 하기 위해 지상 기반 구조물(ground-based structure)과 연결된다. 적어도 하나의 검출 센서(detection sensor)는 복수의 표적 항공 차량을 검출하도록 구성된 복수의 검출 센서를 포함한다.
본 개시는 다음을 포함하는 표적 항공 차량을 무력화시키는 방법을 제시한다: 항공 차량 검출 시스템의 적어도 하나의 검출 센서로 표적 항공 차량을 검출하는 단계; 검출된 표적 항공 차량과 연관된 명령 데이터를 반격 UAV로 전송하는 단계; 표적 항공 차량을 차단하기 위해 반격 UAV를 작동시키는 단계; 및 반격 UAV가 표적 항공 차량에 근접할 때 표적 항공 차량의 작동을 중단시키기 위해 반격 UAV에 의해 지지되는 항공 차량 대책을 작동시키는 단계를 포함한다.
하나의 예에서, 방법은 반격 UAV의 적어도 하나의 검출 센서로 표적 항공 차량의 위치를 검출하는 단계를 더 포함한다.
하나의 예에서, 방법은 특정 위치에서 항공 차량 포획 대책 및 포획된 표적 항공 차량을 해제하기 위해 해제 메커니즘(release mechanism)을 작동시키는 단계를 더 포함한다.
하나의 예에서, 표적 항공 차량을 검출하는 단계는 지상 구조물과 연관된 복수의 검출 센서를 작동시켜 표적 항공 차량과 연관된 위치 데이터를 생성하는 단계를 더 포함한다. 방법은 위치 데이터를 반격 UAV에 연속적으로 통신하는 단계를 더 포함한다.
하나의 예에서, 표적 항공 차량을 검출하는 단계는 표적 항공 차량과 연관된 위치 데이터를 생성하기 위해 복수의 검출 센서를 작동시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 복수의 검출 센서와 연관된 신뢰성 계층(credibility hierarchy)에 기초하여 하나 이상의 검출 센서와 연관된 위치 데이터(position data)를 제거하는 단계를 더 포함한다.
도 1은 본 개시 내용의 예에 따라 복수의 반격 UAV로 표적 항공 차량을 검출하고 무력화하기 위한 시스템을 그래픽 및 개략적으로 도시하는 예시이다.
도 2는 본 개시 내용의 예에 따른 도 1의 시스템의 가능한 검출 및 통신 측면을 예시하는 블록도이다.
도 3은 본 개시 내용의 예에 따른 도 1의 반격 UAV 중 하나의 가능한 검출 및 작동 측면을 예시하는 블록도이다.
도 4는 본 개시의 예에 따른, 항공 차량 대책을 발사하는, 도 1의 반격 UAV 중 다른 하나를 예시한다.
도 5는 본 개시의 예에 따른, 항공 차량 대책을 발사하는, 도 1의 반격 UAV 중 다른 하나를 예시한다.
도 6은 본 개시의 예에 따른, 항공 차량 대책을 운반 또는 지지하는, 도 1의 반격 UAV 중 하나를 도시한다.
도 7은 본 개시의 예에 따른, 항공 차량 대책을 발사하는, 도 1의 반격 UAV 중 다른 하나를 예시한다.
도 8은 본 개시의 예에 따른, 항공 차량 대책을 작동하는, 도 1의 반격 UAV 중 다른 하나를 도시한다.
도 9는 본 개시의 예에 따른, 항공 차량 대책을 지지하는, 도 1의 반격 UAV 중 다른 하나를 도시한다.
도 10은 본 개시의 예에 따른, 하나 이상의 다른 반격 UAV를 지지하는 케이지 장치의 형태로 항공 차량 대책을 지지하는, 도 1의 반격 UAV 중 다른 하나를 도시한다.
도 11은 본 개시의 예에 따른, 케이지 장치의 형태로 항공 차량 대책을 지지하는 도 1의 반격 UAV 중 다른 하나를 지지하거나 운반하는, 도 1의 반격 UAV 중 다른 하나를 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 발명의 개념에 대한 초기 개요는 아래에 제공되며 구체적인 예는 나중에 더 자세히 설명된다. 이 초기 요약은 독자가 예제를 더 빨리 이해하는 데 도움을 주기 위한 것이다. 그러나 예제의 핵심 기능이나 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며 청구된 주제의 범위를 제한하려는 것도 아니다.
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 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)와 같은 자율적으로 또는 수동으로 작동할 수 있는, 항공 차량의 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 기능과 같은 대책을 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)(106)는 음향 센서(110)와 같은 하나 이상의 음향 센서(들) 및 표적 항공 차량(들)(104a 및 104b)과 연관된 데이터를 수집하고 생성하도록 작동 가능한 카메라(114)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) 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 방출기(예를 들어, 카메라)와 광 방출기의 검출 대역이 거의 일치하는 협대역 광 방출기 및/또는 표적 부분이 전자기 스펙트럼의 다른 부분에서 형광을 발하게 하여 검출을 용이하게 할 수 있 협대역 광 방출기(예를 들어, UV 소스)와 같은 기타 센서가 있다. 검출 센서(들)(106)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)(110)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(100)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)(114)(예를 들어, IR, 광학, CCD, CMOS)는 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 하나 이상의 검출 센서(106)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 광은 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 또는 3 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 US20170000356A1은 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 US20170000356A1에서 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(106)가 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 구조 또는 플랫폼 주위에 배치될 수 있으며, 이는 검출 센서(106)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(106)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(116) 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(116)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(gimbal device)(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 상기 포인팅 위치를 제어하도록 작동될 수 있다. 아래에서 설명하겠지만, 반격 UAV(102a 내지 c)는 각각 외부 항공 차량 검출 시스템(100)의 조명 장치(116)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 대책(134a)(예를 들어, 도 3의 도면, 및 또한 도 4 내지 11의 예 참조)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 대책을 배치 또는 작동하도록 반격 UAV(들)(102a 내지 c)를 지시하거나 명령하는 정보 또는 지시와 같은, 또한 항공 차량 포획 배치 명령 데이터(aerial vehicle countermeasure deployment command data)를 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. CPUT(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 광이 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 결합된 비행 제어기(flight controller)(126)를 포함할 수 있다. 그 다음, 비행 제어기(126)는 각각 전자 속도 제어기(electronic speed controller)(130) 및 반격 UAV(102a)가 비행 중에 자율적으로 작동하도록 하는 모터/프로펠러(132)를 포함할 수 있는 다양한 로터 어셈블리(예를 들어, 로터 어셈블리(128) 참조)를 제어할 수 있다. 따라서, 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 4 내지 11과 관련하여 아래에 추가로 예시된 바와 같이, 반격 UAV(102a)에 결합되거나 또는 지지되는 항공 차량 대책(134a(또는 134b))(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)(gimbal device)(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 응답하여, 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 대책 (예를 들어, 134b)이 필라멘트 요소 또는 그물 (예를 들어, 도 5 및 6)를 포함하는 일부 예에서, 반격 UAV (102a)는 CPU (122), 해제 장치(release device)(142), 대책 또는 어셈블리(countermeasure device or assembly) (146) 및 대책/UAV 인터페이스(countermeasure/UAV interface) (148)에 작동 가능하게 결합된 제어기(controller) (140)를 포함할 수 있는 항공 차량 대책 (134b)을 지지하거나 운반할 수 있다. 대책 어셈블리(146) (예를 들어, 도 4의 435 및 도 5의 535)는 대책/UAV 인터페이스 장치(countermeasure /UAV interface device)(148), 예컨대 퀵 해제 장치 또는 다른 결합 장치를 통해 반격 UAV (102a)의 비행체 또는 플랫폼에 결합될 수 있다. 예를 들어, 표적 항공 차량 (104a)가 포획되면 (도 1), 토크(torque) 또는 힘 센서 (force sensor)(150) (대책 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 검출할 수 있다. 힘 센서 (150)는 그에 따라 CPU (122) (또는 제어기 (140))에 신호를 전송할 수 있으며, 그리고 나서 제어기 (140)는 해제 장치 (142)를 작동시켜 대책 어셈블리 (146) 및 포획된 표적 항공 차량 (104a)를 특정 위치에서 해제하도록 작동될 수 있다. 이러한 그물 제어 및 배치 시스템은 상기 기능을 달성하기 위해 사용될 수 있는 다수의 구성 요소를 포함하여 도 5 및 6과 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)(예를 들어, 도 4에 보여지는 비행체(310))에 의해 또는 그 주위에서 지지될 수 있다. 비행체(310)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 탑재된 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 4는 반격 UAV (302)로 표적 항공 차량 (304)를 무력화하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다. 반격 UAV (302)는 전술한 반격 UAV와 동일하거나 유사한 특징을 가질 수 있다. 반격 UAV (302)는 표적 항공 차량 (304)를 포획하거나 무력화하기 위해 표적 항공 차량 (304)를 향해 항공 차량 대책 (334)을 발사하도록 작동할 수 있는 대책 발사 장치(countermeasure launching device) (306)를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 대책 발사 장치 (306)는, 예를 들어, 비행 중에 그물 (335)를 추진하는 것을 돕는 하나 이상의 웨이트 (308)를 갖는 그물 (335)와 같은, 항공 차량 포획 대책 (aerial vehicle capture countermeasure)(334)을 발사하거나 쏘기 위해 화학적으로 및/또는 공압적(pneumatically)으로 동력을 공급받는 일회용 발포 튜브(disruptor tube) 일 수 있다. 일회용 발포 튜브의 작동은 당업계에 잘 알려져 있으며, 이러한 이유 때문에 자세히 설명하지 않을 것이다.
대책 발사 장치 (306)는 대책 발사 장치 (306)의 포인팅 위치를 회전 가능하게 제어하는 동력 구동 (예를 들어, 전동식) 짐벌 장치(gimbal device)를 통해 반격 UAV (302)의 비행체 (310)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 짐벌 장치는 표적 항공 차량 (304)의 추적 위치를 향하도록 자율적으로 제어될 수 있다. 짐벌 장치의 움직임은 도 3과 관련하여 상술한 바와 같이 항상 추적된 표적 항공 차량 (304)를 향할 수 있는 탑재된 카메라 (319)를 지지하는 짐벌의 움직임과 동기화되거나 협력될 수 있다. 따라서, 대책 발사 장치 (306)는 또한 탑재된 카메라 (319)가 표적 항공 차량 (304)를 추적하는 동안 이동함에 따라 일반적으로 표적 항공 차량 (304)를 향할 수 있다. 대안적으로, 대책 발사 장치 (306)는, 예를 들어 표적 항공 차량의 비행 경로를 예상하는 위치로 이동하는 전동 짐벌 장치에 의해, 예를 들어, 대책 발사 장치 (306)의 이동 및 작동을 지시하는 칼만 필터 및 탑재된 CPU를 사용함으로써, 탑재된 카메라의 움직임과 독립적으로 작동할 수 있다.
반격 UAV (302)가 탑재된 카메라 (319) (또는 다른 외부 센서)에 의해 검출된 대로 표적 항공 차량 (204) (예를 들어, 1-5 미터)에 근접하게 되면, 반격 UAV (302)의 CPU는 항공 차량 대책 (334)의 발사를 야기하는 명령 신호를 대책 발사 장치 (306)의 발사 제어기에 전송할 수 있다.
또 다른 예에서, 다수의 펠릿 또는 슬러그 (플라스틱, 금속 등)가 대책 발사 장치 (306)로부터 발사되거나 쏠 수 있다. 대책 발사 장치 (306)로부터 촬영될 수 있는 다른 항공 차량 포획 대책은: UV 센서로 표적 항공 차량 (304)를 추적하기 위한 가연성 유체, 접착제 또는 팽창 폼, 또는 표적 태깅제 (예를 들어, UV 형광 페인트)까지도 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 충격 장치(impact device)는 물체에 충격을 가하면 부서지는 페인트 볼 하우징과 같은 구형 또는 다른 모양의 파손 가능한 발사체 하우징에 보관될 수 있다. 다른 예에서, 복수의 대책 발사 장치는 특정 반격 UAV에 의해 지지되고 작동될 수 있다. 또 다른 예에서, 낙하산(parachute)은 항공 차량 대책 (334)에 결합될 수 있으며, 표적 항공 차량이 점령되면 낙하산이 지면으로 더 느리고 안전하게 진입하여 부상이나 구조물 손상을 방지할 수 있다.
도 5는 도 4에 대한 대안적인 시스템을 도시하는데, 여기서 대책 발사 장치(countermeasure launching device) (406)로부터 발사된 항공 차량 대책 (434)이 유연한 라인(flexible line) (409)에 의해 반격 UAV (402)에 연결된다. 따라서, 표적 항공 차량 (404)가 포획되면, 반격 UAV (402)는 안전한 폐기를 위해 표적 항공 차량 (404)를 특정 위치로 운반 및 운송할 수 있다(즉, 무작위 또는 통제되지 않은 위치에서 표적 항공 차량이 하늘에서 떨어질 때 발생할 수 있는 손상을 방지하기 위해 사람과 구조물에서 멀리 떨어져 있음). 묶음(tether)(409)은 대책 발사 장치 (406) 내부에 묶이거나 감길 수 있고, 대책 발사 장치 (406) 또는 반격 UAV (402)의 비행체에 묶일 수 있다. 묶음은 비교적 짧거나 (예를 들어, 1m) 비교적 길 수 있다 (예를 들어, 10m 이상).
한 측면에서, 반격 UAV (402)는 유연한 라인 (409)을 반격 UAV (402)에 결합하는 해제 장치 (442) (예를 들어, 도 3의 142)를 가질 수 있다. 해제 장치 (442)는, CPU가 대책 발사 장치 (406) 및 포획된 표적 항공 차량 (404)를 특정 위치로 해제하도록 해제 장치 (442)의 작동을 지시하도록 작동할 수 있도록, 탑재된 CPU (유선 또는 무선)에 통신 가능하게 결합될 수 있다(그러면 반격 UAV (402)가 날아갈 수 있다). CPU는 반격 UAV (402)의 안전한 위치 또는 미리 결정된 위치로의 비행을 제어한 다음 해제 장치를 제어하여 그물 및 포획된 표적 항공 차량을 해제함으로써 이를 자율적으로 실행할 수 있다. 해제 장치 (442)는 해제 장치의 작동 또는 작동에 응답하여 서로로부터 두 개의 라인 또는 본체를 해제하도록 작동할 수 있는 임의의 적절한 해제 메커니즘 일 수 있다. 하나의 예에서, 해제 장치 (442)는 낙하산 3- 링 해제 시스템, 또는 와이어 활성화 퀵 해제 또는 핀-인-홀 해제 장치(pin-in-hole release device)를 사용하는 적합한 해제 메커니즘 또는 유사한 접근 방식일 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 예에 따른 반격 UAV (502)로 표적 항공 차량 (504)를 차단하고 무력화하는 시스템 및 방법을 도시한다. 반격 UAV (502)는 표적 항공 차량 (504)를 차단하고 무력화하기 위해 도 1 내지 5를 참조하여 전술한 반격 UAV와 동일하거나 유사한 특징을 가질 수 있다. 여기서, 항공 차량 포획 대책 (534)은 비행 중에 표적 항공 차량 (504)의 로터를 읽히게 위해 반격 UAV (502)에 결합된 복수의 덩굴손(tendril)(535) (즉, 그물이 아님) 일 수 있다. 하나 이상의 웨이트는 하나 이상의 덩굴손 (535)에 결합되어, 덩굴손 (535)이 반격 UAV (502)에 매달린 상태를 유지하고 이들이 반격 UAV (502)와 우연히 얽히는 것을 방지할 수 있다. 또는 그림과 같이, 반 강성 또는 강성 막대 또는 다른 지지 부재 (503)는 반격 UAV (502)에 결합될 수 있고 동일한 목적을 위해 덩굴손 (535)을 지지하기 위해 반격 UAV (502)로부터 아래쪽으로 연장될 수 있다. 이 구성에서, 덩굴손 (535)은 충분한 풍력에 의해, 또는 적절한 방식으로 번들 또는 덩굴손 모음 (535)을 해제하기 위해 해제 장치를 작동시키는 반격 UAV (502)에 의해 실행되는 능동적 구동에 의해 지지 부재 (503)를 통해 긴 공동으로부터 배치될 수 있다(적재된 위치에서 배치된 위치로).
이 덩굴손 구성은, 자유 단(free end)이 제한없이 바람에 흔들리거나 움직일 수 있기 때문에 특정 덩굴손의 개별 스트랜드 또는 필라멘트에 대한 항력이 매우 낮기 때문에, 반격 UAV(502)가 영공에서 작동할 때 항력을 최소화하는 저항력 포획 메커니즘을 제공할 수 있[0073]
따라서, 반격시 UAV (502)가 표적 항공 차량 (504)를 차단하면(예를 들어, 본원에 기술된 바와 같이 서로 근접해 있음), 항공 차량 포획 대책 (534)은 하나 이상의 덩굴손 (535)에서 표적 항공 차량 (504)를 포획하기 위해 표적 항공 차량 (504)의 예측되거나 알려진 비행 경로를 따라 견인되고 위치될 수 있으며, 이에 의해 표적 항공 차량 (504)를 무력화시키기 위해 표적 항공 차량 (504)의 로터를 얽히게 한다. 덩굴손 (535)은 경량 특성 및 낮은 드래그 기능으로 인해 15m 내지 50m 또는 그 이상과 같이 비교적 길 수 있다. 또한, 덩굴손 (535)은 표적 항공 차량 (504)의 로터의 회전이 정지되거나 정지되기 전에 반격 UAV (502)가 표적 항공 차량 (504)의 임의의 부분과 접촉하도록 당기지 않도록 충분히 길 수 있다.
덩굴손 (535)은 도 6에 도시된 바와 같이 반격 UAV (502)의 비행체 내부 또는 그 주위에 묶거나 보관된 위치로 구성될 수 있고, 이어서 도 6에 도시된 바와 같이 배치된 위치에 배치 가능하다 일단 포획되면, 항공 차량 포획 대책 (534) 및 표적 항공 차량 (504)은 인구 밀집 지역과 같은 특정 낙하 구역에서 운송 및 해제될 수 있다. 따라서, 해제 장치 (542)는 반격 UAV (502) 및 항공 차량 포획 대책 (534)에 결합될 수 있으며, 반격 UAV (502)로부터 항공 차량 포획 대책 (534)을 해제하기 위해 반격 UAV (502)에 의해 작동될 수 있다(도 5에 관해 위에서 설명된 해제 장치 기능과 유사함).
도 7은 반격 UAV (602)로 표적 항공 차량 (604)를 무력화하기 위한 시스템의 다른 예를 도시한다. 반격 UAV (602)는 전술한 반격 UAV와 동일하거나 유사한 특징을 가질 수 있다. 반격 UAV (602)는 표적 항공 차량 (604)를 무력화하기 위해 표적 항공 차량 (604)를 향해 항공 차량 포획 대책 (634)을 발사하도록 작동할 수 있는 대책 발사 장치 (606)를 포함할 수 있다. 대책 발사 장치 (606)는 동력 짐벌 장치를 통해 반격 UAV (602)의 비행체에 회전 가능하게 장착될 수 있으며, 도 4의 예시적인 대책 발사 장치와 같은 방식으로 작동될 수 있다.
대책 발사 장치 (606)는 물대포(water canno), 고압 공압 대포(high pressure pneumatic cannon) 또는 화학 추진제(hemical propellant)를 이용한 대포 일 수 있다(폭발물, 프로판-공기 등의 가연성 혼합물). 그러므로, 대책 발사 장치 (countermeasure launching device)(606)는 액체 충전물을 갖는 비 뉴턴 액체 발사체 (non-Newtonian liquid projectile)(635)의 형태로 항공 차량 포획 대책 (634)을 발사하도록 작동될 수 있다. 액체 발사체 (635)는 비행 중에 액체 충전물의 실질적인 분해(break-up)를 억제하기 위해 액체 충전물과 결합된 첨가제를 포함하는 비-경질 비행 무결성 구성 요소를 지지하는 비 강성 캡슐(non-rigid encapsulation)(636) (예를 들어, 폴리머)를 포함할 수 있다. 따라서, 액체 발사체(liquid projectile) (635)는 미리 결정된 이벤트에 응답하여 유동적으로 분산되도록 구성된다(예를 들어, 표적 항공 차량 (604)에 충격). 액체 발사체 (635)는 특정 부피의 액체 충전물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 발사체는 1mL에서 5L 범위의 액체 부피를 포함할 수 있다. 그러나, 액체 발사체는 반격 UAV (602)에서 격리 및 발사할 수 있는 모든 부피를 포함할 수 있으므로이 범위는 제한적인 것으로 간주되지 않는다. 물대포는 당 업계에 공지되어 있고 상세하게 논의되지 않을 것이지만, 다양한 유형의 물대포가 사용을 위해 이용되거나 변형될 수 있음을 이해할 것이다.
비 강성 비행 무결성 구성 요소(non-rigid flight integrity component) (638)는 액체 충전물을 변경하고 비행 중 액체 충전물의 실질적인 분해를 억제할 수 있다. 비행 무결성 구성 요소는 첨가제, 비 강성 캡슐, 온도 수정 구성 요소 또는 기타 구성 요소 일 수 있다. 비행 무결성 구성 요소와 액체 충전물을 결합하면 액체 충전물이 수정되지 않은 액체 충전물보다 더 빠른 속도와 더 먼 거리에서 발사될 수 있다.
순수한 물은 점성이 있어 상대적으로 낮은 속도로 이동하거나 빗방울이 떨어지는 등 소량으로 이동할 때 형태를 합리적으로 유지할 수 있다. 그러나 소방 호스에서 나오는 물과 같이 물이 고속으로 다량으로 투사되면, 물 흐름의 응집 구조는 공기 저항에 의해 방해될 수 있다. 생성된 물 흐름이 특정 거리 후에 적어도 부분적으로 부서지거나 스프레이로 분리된다. 물 또는 기타 액체 충전물을 고속 및 원거리에서 발사하기 위해 비행 무결성 구성 요소를 물 또는 기타 액체 충전물과 결합하여 향상된 구조, 점도 및/또는 응집성을 제공할 수 있다. 일반적인 액체에는 물, 소금물, 인화성 연료와 같은 액체 연료 및 기타 액체가 포함된다.
액체 개질 첨가제(Liquid modifying additive)는 또한 비행 중 액체의 실질적인 분해를 방지하기 위해 액체 충전물과 결합될 수 있다. 본 발명의 한 측면에 따르면, 0.8 % (w)만큼 작은 소량의 폴리에틸렌 옥사이드 (polyethylene oxide)(PEO)를 물과 같은 액체에 첨가하여 액체의 응집 특성(cohesive property)을 증가시킬 수 있다. 결과물인 액체 발사체는 액체 단독보다 마찰과 항력(drag)이 적어 스프레이를 더욱 감소시킨다. 결과물 인 액체 발사체가 발사되면, 발사 장치의 마찰이 줄어들고 발사된 기류 또는 미사일의 응집력이 높아져 투사 속도가 빨라지고, 궤적이 증가하고, 정확도가 향상되고, 표적 항공 차량과 더 효과적으로 충격을 가할 수 있다.
유사하게, 폴리 아크릴 아미드(polyacrylamide), 폴리 프로필렌 옥사이드(polypropylene oxide), 폴리 디아민(polydiamine) 및 당 업계에 공지된 기타 실용적인 첨가제는 또한 액체와 조합되어 비행 중에 액체의 실질적인 분해를 억제할 수 있다. 이러한 첨가제 및 기타 첨가제는 비행 중 액체 충전물의 분해를 억제하는 것 외에 다른 특성을 가질 수 있으며 이는 액체 발사체 적용에 도움이 될 수 있다. 이러한 특성에는 미끄러움, 접착성, 냄새가 있음, 즉각적인 식별을 위해 표적을 영구적으로 또는 일시적으로 표시하는 변색 또는 다양한 기타 유용한 특성이 포함될 수 있다.
첨가제는 또한 액체와 결합되어 비행 중 액체의 실질적인 분해를 방지하기 위해 팽창 액체로도 알려진 전단 농축 유체(shear-thickening fluid)를 형성할 수 있다. 전단 농축 유체는 전단 변형률(rate of shear deformation)을 증가시킴으로써 가장 쉽게 달성되는 전단 응력(shear stress)이 증가함에 따라 액체 충전물의 점도를 증가시킨다. 예를 들면, 전단 농축 유체는 손가락으로 부드러운 탐침에 거의 저항을 제공하지 않을 수 있지만 유체에 손가락을 빠르게 밀어 넣으면 점성이 증가할 수 있다. 이런 방법으로, 전단 농축 유체 발사체(hear thickened liquid projectile)는 저항이 증가한 발사력에 반응하여 액체 발사체를 더 많은 힘으로 발사할 수 있다. 충격을 받으면 이 액체 발사체는 충격의 스트레스에 대한 저항력을 증가시켜 고체 발사체처럼 작용하여 표적에 더 큰 피해를 입힌다.
일반적인 전단 농축 첨가제에는 다음이 포함될 수 있다: 실리카 나노 입자(nano-particles of silica), 옥수수 전분(corn starch) 또는 개질 옥수수 전분(modified corn starch)을 함유한 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 감자 전분(potato starch), 펙틴(pectin), 잔탄 검(xanthan gum), 화살 뿌리 분말(arrow root powder), 셀루로오스의 디하이드록시 프로필 에테르(dihydroxypropyl ethers of cellulose), 카르복시 메틸 셀룰로스(carboxymethyl cellulos)를 포함하는 다수의 셀룰로스 화합물이 함유된 셀룰로스가 없는 잔탄 검(cellulose-free xanthan gum), 하이드록시 에틸 셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose) 및 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropylmethyl cellulose). 다른 예는, 설폰화 된 구아(sulfonated guar) 및 잔탄 검, 구아, 하이드록시 프로필 구아 또는 유도체, 하이드록시 에틸 셀룰로스 또는 유도체로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 구성원을 포함하는 화합물을 포함한다. 추가 전단 농축 첨가제는, 양이온성 구아 및 하이드록시 프로필 구아 또는 유도체 및 하이드록시 에틸 셀룰로스 또는 유도체, 폴리말레산 및 하이드록시 유도체를 갖는 하이드록시 프로필 셀룰로오스, 또는 본 발명에 실제적인 임의의 조합의 그룹에서 선택된 하나 이상의 구성원을 포함하는 화합물을 포함할 수 있다.
첨가제는 혼합, 교반, 가열/냉각 공정, 주입, 반응 또는 적용 및 이들 공정의 조합에 의해 액체 충전물과 결합될 수 있다. 다른 조합 방법이 본 발명에 따라 유사하게 고려된다.
비 강성 캡슐(636)은 방해 장치(disruption apparatus) 또는 제어된 방해 메커니즘(controlled disruption mechanis) (일반적으로 방해 장치로 표시됨)을 포함할 수 있다. 비 강성 캡슐의 형태로 비행 무결성 구성 요소를 방해하고 액체 충전물의 분산 또는 확산을 촉진하도록 구성되거나 조정된다. 방해 장치는 비행 무결성 구성 요소 또는 액체 발사체의 캡슐을 파괴하거나 깨뜨리거나 터트리거나, 그렇지 않으면 액체 충전물의 분산을 촉진하는 기능을 할 수 있다. 방해 장치는 액체 충전물의 분산 타이밍 (예를 들어, 지연되거나 충격 시 또는 비행 중), 액체 충전물의 분산 방향을 제어(예를 들어, 전방 분산) 등을 하는 데 사용될 수 있다. 본질적으로 방해 장치는 발사 후 액체 발사체가 손상되지 않고 (액체 충전물이 분산되지 않음) 의도한 목적에 비효율적인 원치 않는 상황을 방지하는 데 도움이 된다.
방해 장치는 발사된 후 액체 발사체의 비행 무결성 구성 요소를 깨뜨리거나 개방할 수 있는 임의의 시스템 또는 장치를 포함할 수 있다 (즉, 방해 장치는 캡슐화를 찢거나, 자르거나, 분리하거나, 폭발하거나, 그렇지 않으면 깨뜨릴 수 있다). 방해 장치는 캡슐화 또는 폐쇄 장치, 또는 둘 모두와 함께 작동하도록 구성될 수 있다. 방해 장치는 액체 발사체 (예를 들어, 항공 분산제)의 비행 중에 활성화되도록 구성될 수 있거나, 충격 시 또는 그 이후 어느 시점에서 활성화될 수 있다. 방해 장치는 기계, 전기, 전기 기계 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방해 장치는 액체 발사체의 어딘가에 지지되는 폭발 장치 또는 충전물을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 방해 장치는 액체 발사체의 일부를 찌르거나 다른 방식으로 파괴하는 기계 장치를 포함할 수 있다. 당업자는 액체 발사체를 파괴하는 기능을 수행할 수 있는 다른 물체 또는 장치 또는 시스템을 인식할 것이다.
방해 장치는 무선 주파수, 열 센서, 타이밍 메커니즘, 레이저 장치 및 기타 적절한 수단과 같은 다양한 소스로부터 다양한 방식으로 트리거 되거나 활성화될 수 있다. 예를 들어, 방해 장치는 일종의 트리거로 작동할 수 있다. 트리거는 실시간 운영자 개시 트리거를 포함할 수 있다. 조작자는 가장 적절하거나 효과적인 것으로 판단되는 시간에 비 강성 캡슐의 지연된 중단 및 액체 전하의 확산을 선택적으로 촉발하거나 활성화한다. 대안적으로, 트리거는 실제 조건이나 마주칠 변수를 반영하는 사전 프로그래밍 된 트리거와 같은 프로그래밍 된 트리거를 포함할 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 액체 발사체는 액체 발사체의 발사에 반응하여 감겨지는 와이어 스풀 (spool of wire)(예를 들어, 연관 방해 장치를 활성화하는 전기 신호 수신용) 또는 스트링 (기계적 방해 장치 활성화 용)을 지지할 수 있다.
유동학적으로 변형된 유체(Rheologically modified fluid)는 고체 물질이 액체 전하에 포함되도록 비 강성 비행 무결성 구성 요소 (예를 들어, 첨가제, 비 강성 캡슐 구성 요소)와 결합될 수도 있다. 예를 들어, 0.10 % (w) Carbopol® 674 (Noveon 제품)는 액체 충전물과 결합하여 액체 충전물 내에 모래 입자를 동반하거나 현탁시킬 수 있다. 이런 방법으로, 다양한 고체가 액체 충전물에 동반되어 발사될 수 있다. 이러한 고체는 페인트, 모래, 펠릿, 폭발성 충전물 및 본 발명에 실용적인 기타 고체의 캡슐 일 수 있다. 한 측면에서, 유동학적으로 변형된 유체는 비행 중 액체 발사체의 응집 특성을 높이기 위해 비행 무결성 구성 요소로 기능할 수 있다. 또 다른 측면에서, 유동학적으로 수정된 유체는 표적에 가해지는 충격력을 증가시키기 위해 추가 질량을 제공할 수 있을뿐만 아니라 고체를 표적에 전달하는 전달 시스템을 제공할 수 있다.
예를 들어, 표적 항공 차량 (604)를 식별하고 표적화하기 위해 조준 구조(sighting structure)가 대책 발사 장치 (606)에 결합될 수 있다. 조준 구조는 레이저 조준기, 적외선 조준 시스템, 광학 조준기, 도트 조준기, 링 조준기, 엿보기 조준기, 스코프 등을 포함할 수 있다. 대안적으로, 조준 구조는 카메라 (예를 들어, 위에서 논의된 바와 같이 짐벌에 장착된 4K)를 포함할 수 있다.
따라서, 전술한 "미리 결정된 이벤트(predetermined event)"는 분산된 액체 충전물이 적어도 하나의 전자 장치 (예를 들어, 모터, 센서, CPU, 제어기 등)의 작동을 방해하거나 또는 표적 항공 차량을 손상시켜 더 이상 날 수 없도록, 실제로 표적 항공 차량 (604)에 충격을 가하는 액체 발사체 (635)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 제어된 방해 메커니즘(controlled disruption mechanis)은 다른 미리 결정된 이벤트에 응답하여 액체 발사체 (635)를 유동적으로 분산시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 이벤트는 반격 UAV (602)로부터의 미리 결정된 거리, 반격 UAV (602)로부터의 발사로부터 미리 결정된 시간, 및/또는 표적 항공 차량 (604)로부터 검출된 거리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이런 방법으로, 반격 UAV (602)의 CPU는 액체 발사체 (635)의 발사와 관련된 거리 및/또는 시간을 결정하도록 프로그래밍 될 수 있으며, 트리거 (예를 들어, 무선 주파수, 열 센서, 타이밍 메커니즘, 레이저 장치 등). 따라서, 액체 발사체 (635)가 표적 항공 차량 (604) 근처에서 비행 중일 때, 제어된 방해 메커니즘이 활성화되어 액체 발사체 (635)를 부수고 그 안에 내용물을 노출시킬 수 있다(여전히 열리기 전에 액체 발사체(635)의 속도에 상대적인 속도로 이동한다).
일부 예에서, 액체 발사체 (635)는, 펠렛(pellet)(637a) (예를 들어, 플라스틱, 폴리머 및/또는 금속, 복합재), 필라멘트 요소(filament element)(637b) (모노 필라멘트 자망), 필라멘트(637c) (모노 필라멘트) 및/또는 액체 (637d)(예를 들어, 물, 물 및 화학 용액 또는 거품, 접착제 등)와 같은, 표적 항공 차량(604)에 충격을 가하고 무력화하도록 구성된 직접 충격 장치를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 액체 발사체 (635)는 센서 (예를 들어, 106a 또는 206a) 또는 다른 추적 시스템으로 비행 경로를 추적하기 위해 표적 항공 차량 (604)에 태그를 지정하는 태그 지정 에이전트(tagging agent)를 포함할 수 있다.
특정 예에서, 반격 UAV (602)는 표적 항공 차량 (604)를 차단하기 위해 자율적으로 작동될 수 있다 (위에서 설명된 바와 같이). 반격 UAV (602)가 표적 항공 차량 (604)의 타격 거리 (예를 들어, 2 내지 5 미터 이내) 내에 있으면, 반격 UAV (602)는 알려진 궤적 및 속도 (예를 들어, 25 m/s)로 표적 항공 차량 (604)를 향해 액체 발사체 (635)를 자율적으로 발사할 수 있으며, 그리고 액체 발사체 (635)가 표적 항공 차량 (604)로부터 미리 결정된 거리에 있을 때 (예를 들어, 표적 항공 차량 (604)에 충격을 가하는 것으로부터 약 1 미터 떨어져 있음), 제어된 방해 메커니즘은 액체 발사체 (635)를 개방하기 위해 활성화될 수 있다. 내용물 (예를 들어, 하나 이상의 가중치를 갖는 그물(637b)은, 표적 항공 차량 (604)의 로터에 충격을 가하고 일부 경우에 얽히게 하기 위해, 예를 들어, 액체 발사체 (635)로부터 자유로워 질 수 있고 일반적으로 액체 발사체 (635)의 궤적 및 속도를 계속할 수 있으며(깨지기 전에), 이를 포획하고 무력화하기 위해 작동을 방해하게 된다.
도 8은 반격 UAV (702)로 표적 항공 차량 (704)를 무력화하기 위한 다른 예시적인 시스템을 도시한다. 반격 UAV (702)는 전술한 반격 UAV와 동일하거나 유사한 특징을 가질 수 있다. 반격 UAV (702)는 표적 항공 차량 (704)의 적어도 하나의 구성 요소 또는 시스템의 작동을 방해하도록 작동할 수 있는 직접 에너지 장치(direct energy device) (736) 형태의 항공 차량 포획 대책 (735)을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 직접 에너지 장치 (736)는 표적 항공 차량 (704)의 적어도 하나의 센서의 작동을 방해하는 미리 결정된 주파수로 광을 방출하도록 작동 가능한 광 방출기(light emitte)를 포함할 수 있으며, 이에 의해 표적 항공 차량 (704)를 무력화시킨다. 보다 구체적으로, 직접 에너지 장치 (736)는 매우 밝은 광 방출기 일 수 있으며, 이는 카메라의 성능의 전체 또는 부분 스펙트럼을 포함하여 카메라가 민감한 주파수 (예를 들어, 표적 항공 차량 (704)의 4K 카메라)에서 광을 방출한다. 직접 에너지 장치 (736)는 반격 UAV (702)의 제어기 및 CPU에 결합될 수 있으며, CPU는 이러한 카메라를 동적 조명 노출 조정의 영구적인 상태로 가장 효과적으로 배치하는 간격과 지속 시간 동안 플래시를 발생하도록 프로그래밍 할 수 있다. 이는 비전 또는 시각적 관성 주행 거리 측정, 충돌 회피 또는 물체 인식을 제공하기 위한 사용을 비효율적으로 만든다. 이것은 표적 항공 차량의 하나 이상의 구성 요소 또는 시스템의 작동 또는 기능을 방해함으로써 표적 항공 차량을 "무력화"하는 또 다른 예이다. 도 4에 대해 전술한 바와 같이, 항공 차량 포획 대책 (735)은 짐벌 장치를 통해 반격 UAV (702)에 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 이는 탑재된 카메라를 지지하는 짐벌 장치와 동기화되거나 동기화되지 않을 수 있다.
또 다른 예에서, 직접 에너지 장치 (736)는 공기 소용돌이 대포(air vortex cannon), 음향파 장치, 마이크로파 장치 또는 레이저 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 공기 소용돌이 대포로서, 작은 도넛 모양의 공기 소용돌이는 비행을 방해하기 위해 표적 항공 차량쪽으로 투사될 수 있으며, 이로 인해 로터가 자동으로 작동을 중지하여 표적 항공 차량가지면에 떨어질 수 있다. 음향파 장치로서, 표적 항공 차량의 자이로 스코프에서 공명을 유발하는 데 사용할 수 있으며, 이로 인해 통제력을 잃고 땅에 떨어질 수 있다. 마이크로파 장치로서, 고출력 극초단파 무기(high-powered microwave weapon)는 반격 UAV에 장착되어 표적 항공 차량을 향하여 표적 항공 차량의 전자 장치 및/또는 유도 시스템을 방해하여 지상으로 떨어질 수 있다. 레이저를 사용하여, 고출력 레이저를 반격 UAV에 장착하고 표적 항공 차량을 향해서 표적 항공 차량을 손상시키거나 작동을 방해하여 지상으로 떨어질 수 있다.
동시에 또는 대안적으로, 이러한 직접 에너지 장치는 외부 항공 차량 검출 시스템의 일부가 될 수 있고(즉, 지상 기반 구조물, 선박 등에서), 및 표적 항공 차량을 검출, 추적 및 무력화하기 위해 여기에 설명된 다양한 차량 검출 센서 및 시스템과 함께 사용될 수 있다.
도 9는 반격 UAV (802)로 표적 항공 차량 (804)를 무력화하기 위한 시스템의 다른 예를 도시한다. 반격 UAV (802)는 전술한 반격 UAV와 동일하거나 유사한 특징을 가질 수 있다. 반격 UAV (802)는 표적 항공 차량 (804)에 충격을 가함으로써 작동을 중단하도록 작동하여 표적 항공 차량 (804)를 무력화시키도록 작동할 수 있는 케이지 장치(cage device) (836) 형태의 항공 차량 포획 대책 (835)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 케이지 장치 (836)는 반격 UAV (802) (예를 들어, 탄소 섬유 막대, 유리 섬유, 인쇄된 플라스틱/폴리머 등)를 둘러싸도록 서로 상호 연결되는 복수의 방사상 지지 부재 (840)로 형성될 수 있다. 케이지 장치 (836)는 예를 들어, 비행체에 부착되고 케이지 장치 (836)를 형성하는 방사상 지지 부재로 외측으로 연장되는 하나 이상의 지지 막대를 통해 반격 UAV (802)의 비행체에 결합될 수 있다. 케이지 장치 (836)는 반격 UAV가 케이지 장치 (836) 내부에 위치되고 지지될 수 있도록 서로 결합된 두 개의 반-쉘 또는 반구에 의해 정의될 수 있다. 반격 UAV를 부착하기 위한 다른 적절한 수단 및 메커니즘이 여기에서 고려된다. 따라서, 반격 UAV (802)의 로터는 반격 UAV (802) 및 케이지 장치 (836)를 비행하여 표적 항공 차량 (804)를 차단 무력화하도록 작동할 수 있다.
보다 구체적으로, 케이지 장치 (836)는 방사상 지지 부재 (840)로부터 외측으로 연장되는 지지 부재 (837) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 표적 항공 차량 (804)의 로터에 충격은 표적 항공 차량 (804)의 자동 정지를 야기하기 때문에, 반격 UAV (802)는, 하나 이상의 지지 부재 (837)가 표적 항공 차량 (804)에 충격을 가하도록, 표적 항공 차량 (804)의 검출된 비행 경로를 향해 직접 또는 그 안으로 직접 비행하도록 자율적으로 작동할 수 있으며, 이는 표적 항공 차량 (804)의 작동을 방해하여 비행 또는 작동을 무력화시키는 기능을 한다.
한 측면에서, 지지 부재 (837)는, 예를 들어 지지 부재의 모양을 유지하기 위해 원하는 모양으로 필라멘트를 함께 결합하는 설탕 화합물 또는 기타 혼합물과 같은, 고체 상태로 형성된 파손 가능한 재료에 의해 함께 결합된 복수의 필라멘트 요소 (예를 들어, 스트랜드, 모노 필라멘트)로 구성될 수 있다. 필라멘트 요소의 단부는 적절한 방식으로 방사상 지지 부재 (840)에 결합되거나 부착될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 지지 부재 (837)에 충격을 가하는 표적 항공 차량 (804)에서, 지지 부재 (837)는 고체 상태 또는 형태로부터 분해되거나 분리된다(설탕에 의해 결속되어 깨지기 쉬움). 이것은 복수의 필라멘트 요소가 서로 결합되는 것을 해제하고, 이는 이들이 항공에서 자유롭게 이동하고 표적 항공 차량 (804)의 로터에 쉽게 얽히게 한다. 따라서, 표적 항공 차량 (804)는 케이지 장치 (836)에 의해 포획될 수 있으며, 그리고 나서 반격 UAV (802)는 포획된 표적 항공 차량 (804)와 함께 착륙하기 위해 안전한 또는 미리 결정된 위치로 비행하도록 작동될 수 있다. 이런 방법으로, 토크 또는 힘 센서는 반격 UAV (802)의 CPU 및 케이지 메커니즘 (836)에 결합되어 포획된 표적 항공 차량 (804)의 존재를 검출할 수 있으며, 반격 UAV (804)가 포획된 표적 항공 차량 (804)를 전달하기 위해 안전한 위치로 자율적으로 비행할 수 있도록 한다.
도 10은 반격 UAV (802)를 지지하는 운송 반격 UAV (902)의 동작으로 표적 항공 차량 (904)를 무력화하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다(예를 들어, 도 9에 대해 설명된 반격 UAV (802)). 운송 반격 UAV (transport counter-attack)(902)는 전술한 반격 UAV와 동일하거나 유사한 특징을 가질 수 있다. 반격 UAV (902)는 반격 UAV (902)의 비행체에 결합된 적어도 하나의 지지 부재 (905)에 의해 운송 반격 UAV (902)에 결합된 케이지 장치 (936)를 포함할 수 있다. 케이지 장치 (936)는 운송 반격 UAV (902)를 둘러싸도록 서로 상호 연결되는 복수의 방사상 지지 부재 (940)로 형성될 수 있다(예를 들어, 탄소 섬유 막대, 유리 섬유, 인쇄 된 플라스틱/폴리머 등). 각각의 반격 UAV (802)는 케이지 장치 (836)를 파손 가능한 구성 요소 또는 필라멘트에 의해 케이지 장치 (936)에 결합하는 것과 같은 적절한 수단에 의해 케이지 장치 (936)에 제거 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 표적 항공 차량 (904)의 검출에 응답하여, 반격 UAV (802)는 케이지 장치 (936)로부터 배치 또는 비행하기 위해 비행 중에 작동하도록 활성화될 수 있으며, 이에 의해 반격 UAV (802)가 표적 항공 차량 (904)를 차단하여 무력화할 수 있도록 방해 가능한 요소 또는 필라멘트를 파괴한다. 대안적으로, 반격 UAV (802)는 케이지 장치 (936)로부터 반격 UAV (802)를 해제하기 위해 CPU에 의해 작동 가능한 해제 장치에 의해 케이지 장치 (936)에 결합될 수 있다.
하나의 예에서, 운송 반격 UAV (902)는 케이지 장치 (936)에 결합된 묶음(911)에 의해 구조물 또는 다른 장치에 묶일 수 있다. 묶음(911)은 연장된 또는 무기한 비행 시간을 위해 운송 반격 UAV (902)에 탑재된 배터리에 전기적으로 결합된 전력선을 포함할 수 있다. 운송 반격 UAV (902)는 구조물에 묶여 있기 때문에 제한된 이동으로 비행하도록 작동할 수 있다. 표적 항공 차량 검출에 응답하여, 운송 반격 UAV (902)는 도 10에 도시된 바와 같이 지상 또는 적재 위치에서 비행 위치로 비행하도록 작동될 수 있다. 그때, 부착된 반격 UAV (802)는 본 명세서에 상세히 설명된 바와 같이 표적 항공 차량 (904)를 출발 및 차단하도록 명령 또는 지시될 수 있다.
대안적으로, 운송 반격 UAV (902)는 어떤 것에 연결되어 있지 않을 수 있으며, 자율적으로 비행하고 반격 UAV (802)를 배치할 위치로 전달하도록 작동할 수 있다. 이는 표적 항공 차량 (들)을 무력화하도록 의도된 반격 UAV (802)의 전체 범위 및 비행 시간을 연장할 수 있다. 반격 UAV (802)는 그 주요 목적이 반격 UAV (802)의 전달이기 때문에 전송 반격 UAV (902)보다 더 빠르고 더 민첩한 더 작고 고성능 UAV 일 수 있다.
도 11은 하나 이상의 반격 UAV (1002) (예를 들어, 도 10에 대해 설명된 반격 UAV (902))를 지지하는 운송 반격 UAV (1001)로 표적 항공 차량 (1004)를 무력화하기 위한 다른 예시적인 시스템을 도시한다. 운송 반격 UAV (1001) 및 반격 UAV (1002)는 전술한 반격 UAV와 동일하거나 유사한 특징을 가질 수 있다. 반격 UAV (1002)는 반격 UAV (1002)의 비행체에 결합된 적어도 하나의지지 부재 (예를 들어, 도 10 참조)에 의해 운송 반격 UAV (1002)에 결합된 케이지 장치 (1036)를 포함할 수 있다. 케이지 장치 (1036)는 운송 반격 UAV (1002)를 둘러싸도록 서로 상호 연결된 복수의 방사상 지지 부재 (1040)로 형성될 수 있다 (예를 들어, 탄소 섬유 막대, 유리 섬유, 인쇄 된 플라스틱/폴리머 등). 케이지 장치 (1036) (및 반격 UAV (1002))는 1 내지 50m 또는 그 이상일 수 있는 묶음(1011)에 의해 운송 반격 UAV (1001)에 결합될 수 있다. 해제 장치 (1042)는 묶음 (1011)과 케이지 장치 (1036) 사이에 결합될 수 있으며, 이는 미리 결정된 시간 및 위치에 케이지 장치 (1036)를 묶음(1011)으로부터 해제하기 위해 CPU (UAV 1002 또는 1001의)와 통신하고 이에 의해 구동될 수 있다.
따라서, 표적 항공 차량 (1004)를 검출하는 것에 응답하여, 운송 반격 UAV (1001)는 지상 또는 적재 위치에서 비행하도록 작동되어 검출된 표적 항공 차량 (1004)를 향해 비행 중에 작동할 수 있다. 이후, 표적 항공 차량 (1004)에 근접할 때 부착된 반격 무인기 (1002)는 해제 장치에 의해 묶음(1011)으로부터 분리될 수 있으며, 그 다음 비행 중에 작동되고, 그 다음 여기의 다른 곳에서 상세히 설명된 바와 같이, 표적 항공 차량 (1004)를 차단하기 자율적으로 비행한다. 반격 UAV (1002)는 케이지 장치 (1036)로 표적 항공 차량 (1004)에 충격을 가할 수 있다(또는 도 9와 관련하여 설명된 지지 부재 (837)와 같은 지지 부재와 함께). 대안적으로, 케이지 장치 (1036)는 사용되지 않을 수 있으며, 대신, 도 4 내지 8과 관련하여 위에서 설명된 예시적인 반격 UAV들과 같은, 운송 반격 UAV는 다른 유형의 항공 차량 대책 장치로 묶음된 반격 UAV를 운송할 수 있다.
도 11과 관련하여 설명된 시스템은 운송 반격 UAV (예를 들어, 1001)를 작동함으로써 고성능 반격 UAV (예를 들어, 1002)를 검출된 표적 항공 차량에 근접한 특정 고도 및 관심 영역에 전달하는 이점을 제공하고, 이는 표적 항공 차량을 무력화하는 데 사용되는 고성능 반격 UAV보다 더 높은 탑재 하중을 가질 수 있다. 이는, 반격 UAV가 제 위치에 있고 운송 반격 UAV에서 풀릴 때까지, 반격 UAV에 탑재된 배터리 전력을 사용하지 않고도 고성능 반격 UAV를 먼 위치에 전달하는 메커니즘을 제공할 수 있다.
도면에 예시된 예를 참조했으며, 이를 설명하기 위해 특정 언어를 사용했다. 그럼에도 불구하고 기술의 범위를 제한하지 않는다는 것이 이해될 것이다. 본 명세서에 예시된 특징의 변경 및 추가 수정 및 본 명세서에 예시된 예의 추가 적용은 설명의 범위 내에서 고려되어야 한다.
본 개시는 본 명세서에 설명된 일부 실시 예 또는 특징이 본 명세서에 설명된 다른 실시 예 또는 특징과 결합될 수 있음을 명시적으로 개시하지 않을 수 있지만, 본 개시 내용은 당업자에 의해 실행될 수 있는 임의의 그러한 조합을 설명하기 위해 읽혀져야 한다. 본 명세서에서 "또는"의 사용자는 본 명세서에서 달리 지시되지 않는 한 비 배타적 또는 즉, "및/또는"을 의미하는 것으로 이해되어야 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 모호하게 하는 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 (40)

  1. 표적 항공 차량을 검출하고 무력화하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 시스템은:
    비행체;
    반격 UAV의 비행을 제어하는 비행 제어 시스템 비행체; 및
    상기 비행체에 의해 지지되는 항공 차량 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 차량의 작동을 항해하는
    시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 명령 데이터는 차단 데이터, 항공 차량 대책 배치 명령 데이터, 표적 항공 차량 검출 데이터, 반격 UAV 제어 데이터, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는
    시스템.
  3. 제1항에 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.
  4. 제1항에 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.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외부 항공 차량 검출 시스템은 영공을 모니터링 하기 위해 지상 기반 구조물과 연관되고,
    상기 적어도 하나의 검출 센서는 복수의 표적 항공 차량을 검출하도록 구성된 복수의 검출 센서를 포함하는
    시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 검출 센서는 음향 센서, 적외선 카메라, 광학 카메라, 초음파 센서 장치, 거리 측정기 센서 또는 이들의 조합을 포함하는
    시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 비행체에 이동 가능하게 결합된 적어도 하나의 카메라를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 카메라는, 상기 외부 항공 차량 검출 시스템에서 수신한 명령 데이터에 기초하여, 상기 표적 항공 차량을 검출하고 추적하기 위해 포인팅 위치를 설정하고 수정하도록 이동 가능한
    시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 항공 차량 포획 대책은 상기 표적 항공 차량의 적어도 하나의 로타리 프로펠러 장치의 작동을 방해하도록 구성된 적어도 하나의 유연한 얽힘 요소를 포함하는
    시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반격 UAV는 상기 표적 항공 차량에 충격을 가하고 무력화하기 위해 상기 표적 항공 차량을 향해 상기 항공 차량 대책을 발사하도록 작동 가능한 대책 발사 장치를 더 포함하는
    시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 상기 표적 항공 차량을 포획하고 무력화하기 위해 상기 대책 발사 장치에 의해 발사 가능한 그물을 포함하는
    시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 그물은 상기 반격 UAV에 묶여 상기 표적 항공 차량이 그물에 포획될 때 상기 반격 UAV에 묶이게 되는
    시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 액체 충전물을 포함하는 액체 발사체 및 비행 중에 상기 액체 충전물의 실질적인 분해를 억제하기 위해 상기 액체 충전물과 결합된 첨가제를 포함하는 비 강성 비행 무결성 구성 요소를 포함하는 발사체를 포함하고,
    상기 액체 발사체는 미리 결정된 이벤트에 응답하여 유동적으로 분산되도록 구성된
    시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 미리 결정된 이벤트는 상기 표적 항공 차량에 충격을 가하는 상기 액체 발사체를 포함하고,
    상기 분산된 액체 충전물은 상기 표적 항공 차량의 적어도 하나의 전자 장치의 작동을 중단하도록 구성되는
    시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 액체 발사체는 상기 표적 항공 차량에 충격을 가하고 무력화하도록 구성된 적어도 하나의 직접 충격 장치를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 직접 충격 장치는 플라스틱 또는 폴리머 펠릿, 금속 펠릿, 복합 펠릿, 필라멘트 요소 또는 태깅제를 포함하는
    시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 상기 표적 항공 차량의 작동을 방해하기 위해 상기 표적 항공 차량의 적어도 하나의 센서의 작동을 방해하는 미리 결정된 주파수로 광을 방출하도록 작동할 수 있는 조명 장치를 포함하는
    시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 상기 반격 UAV로부터 외측으로 연장되고 상기 표적 항공 차량에 충격을 가하고 상기 표적 항공 차량을 무력화하도록 구성된 적어도 하나의 지지 부재를 포함하는
    시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지 부재는 상기 반격 UAV의 비행체에 의해 지지되는 복수의 지지 부재를 포함하는
    시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 상기 반격 UAV를 둘러싸는 케이지 장치를 포함하고,
    상기 케이지 장치는 상기 케이지 장치로부터 연장되고 상기 표적 항공 차량에 충격을 가하고 상기 표적 항공 차량을 무력화하도록 구성된 적어도 하나의 지지 부재를 포함하는
    시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지지 부재는 고체 상태의 파손 가능한 재료에 의해 함께 결합된 복수의 필라멘트 요소를 포함하고,
    이에 의해 충격시 상기 파손 가능한 재료가 파손되어, 상기 복수의 필라멘트 요소가 서로 해제되어 상기 표적 항공 차량의 로터에 얽히게 되는
    시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    운송 반격 UAV를 더 포함하고,
    상기 반격 UAV는 상기 운송 반격 UAV에 해제 가능하게 결합되고,
    상기 표적 항공 차량을 검출하는 것에 응답하여, 상기 반격 UAV는 상기 운송 반격 UAV에서 해제되어 비행 중 작동하여 상기 표적 항공 차량을 무력화하는
    시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 운송 반격 UAV에 해제 가능하게 결합된 복수의 반격 UAV를 더 포함하고,
    상기 표적 항공 차량의 검출에 응답하여, 상기 표적 항공 차량을 무력화하기 위해 비행 중 작동하기 위해 상기 복수의 반격 UAV 중 적어도 하나가 상기 운송 반격 UAV로부터 해제되는
    시스템.
  22. 제4항에 있어서,
    상기 항공 차량 포획 대책 또는 상기 외부 항공 차량 검출 시스템 중 적어도 하나는 상기 표적 항공 차량의 하나 이상의 시스템의 작동을 방해하기 위해 상기 표적 항공 차량을 향해 에너지를 전달하도록 작동 가능한 직접 에너지 장치를 포함하는
    시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 직접 에너지 장치는 공기 소용돌이 대포, 음향파 장치, 마이크로파 장치 또는 레이저 중 적어도 하나를 포함하는
    시스템.
  24. 표적 항공 차량을 무력화하는 방법에 있어서,
    항공 차량 검출 시스템의 적어도 하나의 검출 센서로 표적 항공 차량을 검출하는 단계;
    상기 검출된 표적 항공 차량과 연관된, 명령 데이터를 반격 UAV로 전송하는 단계;
    상기 표적 항공 차량을 차단하기 위해 상기 반격 UAV를 작동시키는 단계; 및
    상기 반격 UAV가 상기 표적 항공 차량에 근접할 때 상기 표적 항공 차량의 작동을 중단하기 위해 상기 반격 UAV에 의해 지지되는 상기 항공 차량 대책을 작동시키는 단계
    를 포함하는
    방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 반격 UAV의 적어도 하나의 검출 센서로 상기 표적 항공 차량의 위치를 검출하는 단계
    를 더 포함하는
    방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 표적 항공 차량을 검출하는 단계는 상기 표적 항공 차량을 자율적으로 검출하고 상기 표적 항공 차량을 자율적으로 추적하는 단계
    를 포함하는
    방법.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 표적 항공 차량을 추적하기 위해 상기 반격 UAV의 카메라의 포인팅 위치를 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 포인팅 위치는 상기 항공 차량 검출 시스템으로부터 수신된 명령 데이터에 기초하는
    방법.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 필라멘트 요소를 포함하고,
    상기 방법은 상기 필라멘트 요소에서 상기 표적 항공 차량을 포획하기 위해 상기 반격 UAV를 작동시키는 단계를 더 포함하고, 그에 따라 상기 표적 항공 차량을 무력화시키는
    방법.
  29. 제24항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 발사체를 포함하고,
    상기 방법은 상기 표적 항공 차량에 충격을 가하고 무력화하기 위해 상기 반격 UAV의 대책 발사 장치로부터 상기 발사체를 발사하는 단계를 포함하는
    방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 발사체는 필라멘트 요소를 포함하고,
    상기 표적 항공 차량의 작동을 중단하는 단계는 상기 표적 항공 차량을 무력화하기 위해 상기 표적 항공 차량의 적어도 하나의 회전 프로펠러 장치를 필라멘트 요소와 얽히게 하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 발사체는 액체 충전물을 포함하는 액체 발사체 및 비행 중 상기 액체 충전물의 실질적인 분해를 억제하기 위해 상기 액체 충전물과 결합된 첨가제를 포함하는 비 강성 비행 무결성 구성 요소를 포함하고,
    상기 액체 발사체는 미리 결정된 이벤트에 응답하여 유동적으로 분산되도록 구성되는
    방법.
  32. 제24항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 조명 장치를 포함하고,
    상기 항공 차량 대책을 작동시키는 단계는 상기 표적 항공 차량의 적어도 하나의 센서의 작동을 방해하기 위해 미리 결정된 주파수로 상기 조명 장치로 광을 방출하는 단계를 더 포함하는
    방법.
  33. 제4항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 상기 반격 UAV의 비행체에 결합된 적어도 하나의 지지 부재를 포함하고,
    상기 항공 차량 대책을 작동시키는 단계는 상기 적어도 하나의 지지 부재로 상기 표적 항공 차량에 충격을 가하는 단계
    를 더 포함하는
    방법.
  34. 제24항에 있어서,
    상기 항공 차량 대책은 상기 반격 UAV를 둘러싸고 케이지 장치로부터 연장되는 적어도 하나의 지지 부재를 포함하는 상기 케이지 장치를 포함하고,
    상기 항공 차량 대책을 작동시키는 단계는 상기 표적 항공 차량을 무력화시키기 위해 상기 적어도 하나의 지지 부재로 상기 표적 항공 차량을 충돌시키는 단계를 더 포함하는
    방법.
  35. 제24항에 있어서,
    상기 반격 UAV를 운송 반격 UAV로 운송하는 단계를 더 포함하고, 및
    상기 표적 항공 차량을 무력화하기 전에 비행 중인 상기 반격 UAV를 작동시키기 위해 상기 운송 반격 UAV로부터 상기 반격 UAV를 해제하는 단계를 포함하는
    방법.
  36. 제24항에 있어서,
    특정 위치에서 상기 항공 차량 포획 대책 및 상기 포획된 표적 항공 차량을 해제하기 위해 해제 메커니즘을 구동시키는 단계
    를 포함하는
    방법.
  37. 제24항에 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.
  38. 제24항에 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.
  39. 제24항에 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.
  40. 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.
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