PT755407E - Formulações farmacêuticas à base de péptidos para tratamento de alergia aos ácaros do pó - Google Patents

Description

"SISTEMA DE RECONHECIMENTO AEROTRANSPORTADO"

Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um sistema para a execução do reconhecimento aéreo. M&i* particularmente, a presente invenção refere-se a um sistema de reconhecimento aerotransportado, o qual compreende um ou mais conjuntos de detectores fotossensiveis, sensíveis a luzes como seja luz UV (ultravioleta), visível, IV (infravermelha), multí/hiper espectral ou de iluminação activa, cuja linha de visão é dirigida por meio de giroscópios, que possuem uma liberdade de pelo menos dois graus, utilizando ainda o referido sistema um Sistema de Navegação por Inércia (INS - Inertial Navigation System) para proporcionar um rastreio e uma capta precisos e para fornecer compensação tridimensional do movimento. Os sensores e o INS encontram-se, de preferência, montados nos giroscópios.

Sistemas de reconhecimento aerotransportados têm sido largamente usados desde há muitos anos, particularmente para se obterem imagens aéreas de áreas de interesse.

Originalmente era usada uma câmara com película a bordo de uma aeronave para captar as imagens. O principal problema dos sistemas de reconhecimento baseados na câmara de película aerotransportada á a de tempo necessária para revelar a película, uma operação que apenas pode ser executada após a aterragem.

Esse problema foi ultrapassado nos sistemas mais modernos por meio da utilização de um vector unidimensional ou de um conjunto bidímensional de detectoies fotossensiveis presentes na câmara para çe obterem imagens electrónicas, as quais são então electronicamente armazenadas no interior da aeronave e/ou transmitidas para uma estação de base em terra. Isso è geralmente feito, em tais sistemas, por meio do rastreio, efectuado pelos detectores fotossensiveis, de uma área de interesse, na direcção do voo.

Os sistemas de reconhecimento aerotransportados são geralmente utilizados para se obterem imagens de áreas hostis e por isso a tarefa de se obterem tais imagens envolve determinadas exigências particulares, como sejam: 1. Fazer voar a aeronave a grandes altitudes e velocidades para reduzir o risco de ser alvejada pelas armas inimigas e a fim de alargar a área captada por cada imagem; 2. Tentar captar tanta informação de imagem relevante quanto possivel, durante um voo tão curto quanto possível; 3. Tentar operar sob várias condições de visibilidade, sem simultaneamente comprometer a resolução das imagens e a sua qualidade. 4. Tentar fotografar terrenos irregulares (por exemplo, alta-montanha, áreas com bruscas variações de terreno), com elevada resolução e qualidade de imagem. A necessidade de segurança da aeronave de reconhecimento, enquanto está a veax por cima ou próximo de áreas hostis aumentou significativamente os custos e os riscos de voo, já que por vezes a missão de reconhecimento exige que a aeronave seja escoltada por outras aeronaves, de caça. Por isso, a necessidade de se possibilitar uma missão curta e iiâvwl é de importância muito elevada.

Existem muitos outros problemas genericamente envolvidos na execução do reconhecimento aerotransportado. Por exemplo, a capta de imagens a partir de uma aeronave que se movimenta a grande velocidade introduz a necessidade da chamada Compensação do Movimento de Avanço (daqui em diante o do Movimento de Avanço - "Forward Motion Compensation" - será abreviadamente referido como FMC. A Compensação de Movimento será genericamente referida como MC) , para compensar o movimento da aeronave durante a abertura do obturador da câmara (seja mecânico ou electrónico; sendo que neste último caso a abertura do obturador da câmara, para se obter a exposição, é equivalente a integração dos fotões luminosos pelos componentes fotossensiveis).

Quando são usados na câmara detectores fotossensiveis (daqui em diante, este tipo de imagem será referido como "capta electrónica", em contraste com a "capta em pelicula", na qual é usada uma câmara com película), são usados três tipos principais de rastreio; _ Rastreio ao Longo do Percurso (também conhecido por "rastreio por varrimento anterior" - "push-broom scanning”) - Numa primeira configuração do Rastreio ao Longo do Percurso, os detectares fotossensiveis estão dispostos num vector unidimensional (fila), perpendicular à iirMçiC: do voo. O rastreio da área visada é obtido por meio da progressão da aeronave.

Numa configuração específica do Rastreio ao Longo do Percurso, geralmente denominado configuração TDI {Time Delayed Integration - Integração Retardada) ao Longo do Percurso, é proporcionada uma pluralidade de tais vectores unidimensionais paralelos (filas de pixels) perpendiculares a direcção do voo, na frente da câmara, formando um conjunto bidimensional. Neste caso, no entanto, a primeira fila do arranjo capta uma secção da área, enquanto que todas as filas seguintes são usadas para captar a mesma secção, mas com um retardamento dominado pela progressão da aeronave. Portanto, para cada fila de pixels, uma pluralidade de pixels correspondentes de todas as filas do conjunto, conforme separadamente medidos, é primeiramente adicionada, sendo depois estabelecida uma média para se determinar o valor de intensidade luminosa medida por pixels. Mais especialmente, cada um dos pixels da imagem é medido N vezes (sendo N o número de filas) e sendo depois obtida uma média. Verificou-se que esta configuração de TDI ao Longo do Percurso melhora o rácio do sinal para o ruído e melhora a qualidade da imagem e a fiabilidade das medições. ii. O Rastreio Perpendicular ao Percurso (também conhecido por " Wlilãktrõ-aâ Scanning" - Varrimento Lateral) - No Rastreio Perpendicular ao Percurso, é usado um vector sensor de detectores fotossensíveis, disposto paralelamente à direcção do vocn 0 vector sensor está posicionado em gíroscópios com um grau de liberdade, os quais, durante o voo, movimentam repetidamente todo o vector, para a direita e para a esquerda, numa direcção perpendicular a direcção do voo, mantendo ao mesmo tempo o vector sempre numa orientação paralela a direcção do voo. Outra configuração de Rastreio Perpendicular ao Percurso utiliza um espelho ou um prisma móvel para varrer a linha de visão (daqui em diante LOS - Line of Sight) de um vector fixo de sensores perpendiculares ao percurço, em vez de movimentar o próprio vector. Neste caso, o Rastreio Perpendicular ao Percurso da área pelos giroscópios que tem um grau de liberdade, enquanto se mantém o movimento de avanço da aeronave, alarga a área de capta. Outra configuração do Rastreio Perpendicular ao Percurso á a configuração TDI Perpendicular ao Percurso. Nesta configuração existe uma pluralidade de vectores (colunas) na direcção paralela a direcção do voo, que formam um conjunto bidimensional. Esse TDI Perpendicular ao Percurso, a semelhança do Rastreio TDI ao Longo do Percurso, proporciona uma fiabilidade melhorada da medição dos valores dos pixels, mais particularmente uma melhoria no rácio do sinal para o ruido. iii. Rastreio por Enquadramento Digital: No Rastreio por Enquadramento Digital, um conjunto bidimensional de detectores fotossensíveis é posicionado em relação ao cenário. Na US 5.155.597 e na US 6.256.057, o conjunto está colocado de tal modo que os seus vectores-colunas (sendo uma coluna um grupo de colunas do conjunto) são paralelos à direcção do voo. A compensação do movimento de avanço (FMC) é proporcionada electronicamente nos chips (no plano focal do conjunto de detectores) por meio da transferência de carga de um pixel para o pixel adjacente seguinte, na direcção do voo, durante o tempo da exposição do sensor ítambém chamado "tempo de integração" - integration time). A velocidade de transferência das cargas á separadamente determinada para cada uma das colunas (ou para todo o conjunto, como na US 6.256.057, onde uma fenda e movimentada em paralelo com a direcção das colunas), dependendo da sua distância individual (distância) em relação ao cenário captado, assumindo-se que se trata de terreno plano. Na WO 97/42659 este conceito é alargado para tratar da transferência de carga, separadamente para cada célula em vez de coluna, sendo uma célula um grupo rectangular de pixels. No sistema da US 5.692.062, é executada a correlação da imagem digital entre quadros sucessivos captados por cada coluna, a fim de medir a velocidade do cenário em relação ao conjunto e o resultado da correlação á usado para calcular a distância média entre cada coluna e o cenário, com a finalidade de compensar o movimento, em terreno com grandes variações. Este processo de compensação requer a capta de três quadros sucessivos para cada uma das imagens isoladas, dois para o processo de correlação e um para o quadro final compensado quanto ao movimento. O sistema da US 5.568.593 utiliza um mecanismo de escalonamento de linha de visão de 3 eixos para expandir a cobertura da área de interesse e aplica uma técnica de compensação de movimento por meio da transferência de cargas ao longo das colunas. A US 6.130.705 utiliza uma Lente de zoom, que varia automaticamente o campo visual da câmara com base numa medição passiva da distância obtida a partir da correlação da imagem digital, conforme descrita acima. 0 campo de visão é sintonizado de acordo com requerimentos prévios a missão, quanto a cobertura e resolução.

Um problema significativo, que é caracteristico dos sistemas de reconhecimento da técnica anterior, particularmente dos referidos processos de rastreio electrónico Perpendiculares ao Percurso e ao Longo do Percurso, é a necessidade de predefinir para a aeronave um trajecto de rastreio essencialmente recto (e geralmente uma pluralidade de tais trajectos paralelos) e uma vez definido um tal trajecto, não ser tolerado qualquer desvio, especialmente um desvio rápido ou grande, do trajecto predefinido, uma vez que os referidos sistemas da técnica anterior não são capazes de manter uma direcção desejada da linha de visão durante tal desvio rápido e/ou grande do trajecto predefinido, resultando em defeitos da imagem tais como estiramento (deslocação das linhas da imagem), desfoque (alongamento dos pixels) ou falhas substanciais na informação da imagem. Isso é uma desvantagem especialmente significativa quando se leva a efeito uma missão de reconhecimento por cima ou perto de uma área hostil, quando surge a necessidade de a aeronave executar manobras rápidas para escapar a detecção e a ser alvejado pelo inimigo, álè disso, por vezes, para se obterem boas imagens de um terreno complicado, como seja o de uma garganta curva, é melhor seguiu o curso das bordas fortemente curvadas da garganta. No entanto, na maioria dos casos, os sistemas de reconhecimento da técnica anterior não podem tolerar a - . dessas manobras com curvaturas acentuadas, que envolvem modificações bruscas dos ângulos da linha de visão em relação ao cenário a ser fotografado.

Outra desvantagem característica dos sistemas de reconhecimento da técnica anterior, por exemplo, das US 5.155.597, US 5.692.062, WO 97/42659 e US 6.256.057, é a sua necessidade de tratar grandes guantidades de dados, Os sistemas da técnica anterior não permitem uma recolha de imagens fácil e selectiva de peguenas porções de uma área de interesse. Uma vez accionado, o sistema rastreia toda a área para a qual a câmara se encontra dirigida, sem praticamente nenhuma selecção de porções especificas do conjunto possível. Por isso, mesmo para uma área de interesse pequena, os sistemas da técnica anterior têm de tratar grandes quantidades de dados, isto é, ser capazes de armazenar os dados totais da imagem obtida durante a operação da câmara e efectuar a transmissão dos mesmos para terra (quando tal opção seja desejada). A transmissão de uma grande quantidade de dados para terra, por vezes em tempo real, exige a utilização de uma grande largura de banda. Outro problema particular, que deriva dessa limitação, é a necessidade de distinguir e descodificar uma pequena quantidade de dados de interesse, de entre a referida grande quantidade total de dados obtida.

Ainda outra desvantagem dos sistemas de reconhecimento da técnica anterior, por exemplo das US 5.155.597, US 5.692.062, WO US 6.130.705 e US 6.256.057 é a sua Limitada capacidade para captar num grande ângulo de um campo de visão. Daqui em diante 'campo de visão" referir-se-á à secção espacial, dentro da qual a linha de visão da câmara pode ser dirigida sem obscurecimento. Os sistemas da técnica anterior usam por vezes sensores dedicados, separados, para diferentes direcções de vista (por exeinplo, sensores diferentes para olhar para baixo, olhar de lado obliquamente ou olhar para a frente obliquamente). A presente invenção proporciona a aeronave a capacidade para captar imagens, simultaneamente a partir de todos os sensores, de áreas frontais, posteriores, laterais e de qualquer outra direcção arbitrária e de mudar rapidamente entre essas direcções.

Ainda outra desvantagem dos sistemas de reconhecimento da técnica anterior, por exemplo das US 5.155.597, US 5.668.593, US 5.692.052, WO 97/42659, US 6.130.705 e US 6.256.057 á a utilização de conjuntos sensores bidimensionais de grande tamanho, os quase se tornaram uma necessidade para sistemas que tinham um controlo limitado ou nenhum controlo sobre a sua linha de visão. A presente invenção permite a utilização de conjuntos de sensores bidimensionais de pequena ou média dimensão ao tirar vantagem da capacidade de movimentar, rapidamente e co precisão, a LOS (Line of Sight - Linha de Visão), dentro de um grande campo de visão, para fixar a LOS, de uma maneira estável, no cenário do terreno durante a capta da imagem e de recolher dados da imagem fotográfica por meio de uma multiplicidade de quadros pequenos/'médios, em vez de um único quadro grande de uma só vez. Um conjunto de pequenas dimensões tera tipicamente até 1 megapixel (um milhão de pixels) e um conjunto de dimensões médias terá tipicamente até 5 megapixels. Em contraste com isso, os conjuntos de grandes dimensões terão tipicamente até 50 megapixels ou mesmo mais. Uma característica importante da presente invenção é que, tanto os conjuntos pequenos como os médios se encontram disponíveis no mercado como conjuntos de sensores universais, não especificamente desenhados para aplicações de reconhecimento, mas antes destinados a aplicações comerciais, como sejam imagens fixas e câmaras de vídeo e por isso encontram-se largamente disponíveis junto de alguns vendedores, a preços baixos. Esta tecnologia de sensores beneficia também do enorme investimento da parte dos vendedores em tais produtos comerciais, devido aos pedidos do mercado comercial. Em contraste com isso, os conjuntos de sensores de reconhecimento de grandes dimensões apenas são desenvolvidos pelos fabricantes de sistemas de reconhecimento, são complexos, devido a necessidade de compensação do movimento instalada nos chips, são caros e não se encontram largamente disponíveis. As limitações dos sistemas da técnica anterior são mais agudas quando é necessário que o sensor actue na gama da luz de IV em vez de na gama da luz visível, uma vez que a actual tecnologia de IV não fornece conjuntos de IV de grandes dimensões. Outra desvantagem dos conjuntos de grandes dimensões é a sua velocidade de quadros mais baixa em relação aos conjuntos de pequenasímédias dimensões, devido à grande quantidade de pixels processados para cada imagem.

Alguns dos sistemas da técnica anterior empregam a compensação de movimento instalada nos chips, conforme descrita, por exemplo nas US 5.155.597, US 5.692.062 e WO 97/42659. Diversas desvantagens estão associadas com o conceito da compensação de movimento instalada nos chips. A compensação de movimento no chip è executada por meio da transferência de cargas de uma coluna/célula para uma coluna/célula adjacente, durante o tempo de integração, a uma velocidade especificada. Este processo de transferência de cargas induz ruídos electrónicos e cria uma ambiguidade (a qual resulta em desfoque ou perda de pixels) nas margens uma entre colunas/células e nas extremidades do chip, visto que a taxa de transferência de carga necessária pode variar entre as colunas/células adjacentes. Alguns dos sistemas da técnica anterior assumem que o terreno é plano e horizontal para calcular a distância entre o sensor e cada uma das partes do cenário na imagem captada (isto é, maior distância para a porção mais afastada do cenário e menor distância para a porção mais próxima) e calculam a taxa de compensação do movimento com base simplesmente na informação da velocidade e da altitude da aeronave em relação ao solo plano. Quando o terreno possui grandes variações isso resulta, geralmente, num desfoque substancial, conforme se mostra no exemplo 1 da presente invenção. Nalguns casos, o sensor tem de ser orientado durante a capta, de modo que as suas colunas fiquem precisamente paralelas a direcção de voo, sem rotação, pelo que qualquer desvio da orientação resultará em mais desfoque, limitando assim seriamente a planificação da missão. Os sistemas mais avançados da técnica anterior utilizam a correlação da imagem digital entre quadros sucessivos para cada uma das células contidas no chip a fim de calcular com mais precisão a distância para o cenário de cada uma das células. Este processo necessita de três captas de imagem sucessivas para cada imagem utilizável, gastando assim células de serviço do sistema. A precisão da correlação é limitada pelo desfoque das duas primeiras imagens, quando se fotografa um terreno com grandes variações. Outro problema associado com a correlação é a grande modificação do ângulo de aspecto em relação ao cenário entre duas imagens sucessivas. Por exemplo, uma aeronave a voar a uma velocidade de 250 m/s a uma distância de i5 km do cenário, Lateral e obliquamente, que utilize uma velocidade de quadro no chip de 2 Hz, velocidade angular de LOS (por vezes chamada WR) de 250/15= 16,7 miliradianos/s, que resulta num ângulo de aspecto entre imagens sucessivas de 8,3 miliradianos. Para um pixel típico de campo de visão instantâneo FOV(IFOV) [Field of Vision - Instantaneous Fiel d of Vision] de 30 microradianos, isso significa uma mudança de 277 pixels na imagem. Além disso, uma vez que o valor da V/R não e constante em qualquer momento durante a missão, especialmente quando a aeronave está a manobrar, o tempo decorrido entre duas imagens sucessivas induzirá um erro adicional.

Alguns dos sistemas da técnica anterior empregam um processo de enquadramento gradual para cobrir grandes áreas, conforme descrito, por exemplo, na US 5.668.593. O processo de enquadramento gradual não proporciona a fixação mecânica/'óptica da LOS do cenário durante o tempo de exposição e possui um campo de visão limitado. É usada a compensação do movimento no chip mas são induzidas inexactidões devido as vibrações da aeronave e atrasos na transferência das medições das vibrações para o sistema de reconhecimento.

Constitui por isso um objecto da presente invenção proporcionar um sistema de reconhecimento aerotransportado capaz de tolerar e compensar manobras muito bruscas da aeronave e grandes variações do terreno, ao mesmo tempo que fornece imagens fiáveis e de alta resolução da área de interesse, dentro de um campo de visão muito largo.

Constitui ainda outro objecto da presente invsjnçfc proporcionar um sistema de reconhecimento, em que a quantidade de dados irrelevantes á significativamente reduzida, reduzindo assim o trabalho necessário para distinguir os dados relevantes da totalidade dos dados obtidos e reduzindo o armazenamento de imagens, tanto na aeronave como em terra, e as necessidades de comunicação.

Constitui ainda outro objecto da presente Invenção permitir a definição de áreas de interesse muito pequenas no âmbito de uma grande área (isto é, de um campo de visão), das quais podem ser obtidas imagens.

Constitui ainda outro objecto da presente invenção reduzir a carga de comunicação entre a aeronave e uma estação de base no solo, quando comunica imagens da aeronave para terra.

Constitui ainda outro objecto da presente invenção fornecer um sistema de reconhecimento aerotransportado com a capacidade de captar imagens numa grande variedade de ângulos de visão (isto é, um largo campo de visão).

Constitui ainda outro objecto da invenção proporcionar uma maneira nova e eficaz de obter as imagens necessárias para criar vistas estereoscópicas das imagens.

Constitui ainda outro objecto da invenção proporcionar a capacidade de combinar, na mesma missão de reconhecimento, tanto o modo de funcionamento manual como o modo automático de funcionamento.

Outros objectos e vantagens da presente invenção tornar-se-ão evidentes a medida que a descrição prossegue. A presente invenção refere-se a um sistema de reconhecimento aerotransportado, que compreende: a.

Giroscópios, que possuem pelo menos dois qraus de liberdade; b. Pelo menos um conjunto de sensores fotossensíveis posicionados sobre os giroscópios, destinado a ser dirigido pelos mesmos dentro de pelo menos dois graus de liberdade; c. Meios de armazenamento de mapas, destinados a guardar pelo menos um Mapa Digital de Elevação de uma área de interesse, dividido em porções; d. Sistema de Navegação por Inércia para fornecer a unidade de controlo dos giroscópios, em tempo real, dados de navegação ou orientação da aeronave, em relação a um sistema global de eixos predefinido; e. Unidade selectora de porções, destinada a seleccionar, uma de cada vez, outras porções de área, da área de interesse; f. Unidade de servo-controlo para: A. Receber do referido Mapa Digital de Elevação, um de cada vez, um conjunto de coordenadas da porção selectiva de área, compreendendo o referido conjunto as coordenadas x:y da referida porção de area e a elevação z do centro dessa porção; B. Receber continuamente, do referido sistema de navegação por inércia, dados da localização e orientação actuais da aeronave; C. Calcular e enviar repetidamente para uma unidade servo dos giroscópios, em tempo real e a uma alta velocidade, sinais para: a. durante um período de direccão, sinais para o direccionamento, de acordo com os giroscópios, que inclui a referida LOS de pelo menos um conjunto de unidades fotossensiveis , na direcção das referidas coordenadas x:y:z da porção de área seleccionada, e; b. durante um período de integração, no qual o conjunto de sensores integra a luz vinda da porção de área, fornecer a unidade dos giroscópios sinais para compensar a mudança de direcção no sentido das coordenadas x:y:z da porção seleccionada, que resultam do movimento da aeronave, g. Um servomotor dos giroscópios para efectuar o direccionamento dos giroscópios, numa liberdade de pelo menos dois graus, de acordo com os sinais fornecidos pela Unidade de Controlo do Servomotor; h. Meios de amostragem para obter amostras simultâneas do nível de pixels, no final do período de integração, de cada um dos referidos conjuntos de sensores, formando um conjunto dos referidos níveis de pixels, de que se obtiveram amostras, uma imagem da referida porção de área; e i. Meios de armazenamento para guardar ai pluralidade de imagens da porção de área.

De preferência, os referidos um ou mais conjuntos são seleccionados de entre pelo menos um conjunto sensível à Xmi risível, um conjunto sensível á lus: ultravioleta (UV) , um conjunto sensível a luz infravermelha (IV), um conjunto multi/hiper espectral e um conjunto de iluminação activa.

De preferência, os referidos dados de navegação da aeronave compreendem dados relacionados com a localização tridimensional da aeronave e os seus vectores de velocidade e de aceleração em relação a um sistema predefinido de coordenadas e aos seus dados de orientação em relação a orientação da aeronave em relação ao referido sistema predefinido de coordenadas.

De preferência, o referido Sistema de Navegação por Inércia compreende sensores de velocidade, aceleração e orientação, estando pelo menos alguns dos sensores instalados nos giroscópios.

Preferivelmente, pelo menos alguns dos referidos conjuntos de sensores estão posicionados nos giroscópios.

Preferivelmente, o sistema utiliza dois Sistemas de Navegação por Inércia, sendo o primeiro sistema de navegação por inércia o sistema principal de navegação por inércia da aeronave e estando os seus sensores posicionados no interior da aeronave e sendo o segundo sistema de navegação por inércia um sistema dedicado ao sistema de reconhecimento, estando pelo menos alguns dos sensores do referido segundo sistema de navegação por inércia instalados na unidade de giroscópio, medindo os dados de navegação e orientação dos giroscópios em relação ao referido sistema predefinido de eixos, para melhor eliminar desalínhamentos, que ocorram entre os giroscópios e a LOS e o referido sistema principal de navegação por inércia da aeronave, devido a deflexões aero-elásticas e a vibrações da aeronave, por meio da utilização de um processo de transferência de alinhamento do referido primeiro INS para o referido segundo INS.

De preferência, o Mapa Digital de Elevação á um mapa, que compreende uma grelha da área de interesse, sendo fornecidos pelo referido mapa os valores das coordenadas x:y:z em cada um dos pontos nodais da referida grelha.

De preferência, a unidade de selecção de porções é usada para calcular e determinar um centro de uma porção de área seguinte, de tal modo que forneça uma sobreposição predefinida entre a referida porção de área de se colhe a imagem e a porção de área adjacente, de que se colheu a imagem anteriormente.

De preferência, num modo de funcionamento automático os giroscópios são activados para cobrir, de uma maneira sequencial, passo a passo, a área de interesse, sendo a referida cobertura efectuada a partir de uma porção predefinida de partida e de acordo com um plano de missão armazenado, rastreando por isso sequencialmente, uma após outra, porções de área da área de interesse e obtendo amostras de imagens de cada uma das referidas porções.

Preferivelmente, no modo de funcionamento manual do sistema, o piloto da aeronave define uma área de interesse durante o voo, sendo a referida área de interesse automaticamente dividida em pelo menos uma porção de área, sendo todas as porções de área automaticamente rastreadas, uma após outra, por meio do correspondente direccionamento para elas dos conjuntos instalados nas giroscópios, para captar imagens de cada uma das referidas porções rastreadas.

Preferivelmente os giroscópios compreendem dois mecanismos de giroscópio, um mecanismo de giroscópio externo e um mecanismo de giroscópio interno.

Preferivelmente, o mecanismo externo dos giroscópios é usado para o direccionamento aproximativo do conjunto instalado nos giroscópios na direcção do centro de uma porção de área seleccionada.

Preferivelmente o mecanismo externo dos giroscópios tem dois graus de liberdade, elevação e rolamento.

Preferivelmente o mecanismo interno dos giroscópios é usado para o direccionamento fino ou de precisão, do conjunto instalado nos giroscópios, para o centro de uma porção de área seleccionada, especialmente para compensar o direccionamento dos giroscópios devido ao movimento e mudança de direcção da aeronave durante o período de integração.

Preferivelmente o mecanismo interno dos giroscópios tem dois graus de liberdade, desvio e inclinação.

Preferivelmente, o mecanismo externo dos giroscópios esta escravizado ao mecanismo interno dos giroscópios.

Preferivelmente, durante o período de integração, cada um conjuntos de sensores detecta simultaneamente a luz vinda de uma secção correspondente da porção de área e no final do período de integração os dados de todos os sensores do conjunto são lidos simultaneamente e armazenados sob a forma de uma imagem da porção de área.

Preferivelmente os conjuntos de sensores fotossensiveis são sensíveis à luz visível, aos IV, aos UV, a luz multi/hiper espectral eiou a uma iluminação activa.

Preferivelmente os conjuntos são conjuntos focais planos.

Preferivelmente, o sistema de eixos predefinidos é um sistema de eixos globais.

Numa forma de realização da invenção, o sistema da invenção é montado num invólucro, fixo a aeronave.

Numa outra forma de realização, o sistema de acordo com a invenção está montado no interior de um invólucro de carga útil, dentro da aeronave, apenas com as suas janelas a salientarem-se a fim de obter uma Linha de Visão desobstruída.

Preferivelmente, os giroscópios encontram-se localizados na parte anterior do invólucro, por trás de uma janela transparente.

Numa forma de realização da invenção, o sistema compreende ainda um mecanismo de rastreio posterior, constituído por um espelho ou prisma, posicionado nos giroscópios e que pode girar em relação a eles, vindo a Luz da porção de área, que passa em primeiro lugar através do referido espelho a ser reflectida na direcção do conjunto e: a. A unidade de controlo do servomctor aplica aos giroscópios um movimento de varrimento continuo de fila e/ou coluna incessante; e b. enquanto está a ser estabelecida a direcção para uma porção de área, aplicar ao referido espelho de rastreio posterior, durante o período de integração, um movimento de direcção oposta, em relação ao referido movimento contínuo de varrimento de filas e/ou colunas, compensando assim o movimento contínuo e assegurando uma relação de orientação fixa do conjunto em relação a porção de área de que se colhe a imagem. A invenção refere-se ainda a um processo para a execução de reconhecimento aerotransportado, o qual compreende: a. Proporcionar-se pelo menos um conjunto de pixels fotossensíveis; b. Montar o pelo menos um conjunto sobre giroscópios com pelo menos dois graus de liberdade, de modo que os giroscópios possam dirigir o conjunto para uma Linha de Visão seleccionada; c. Fornece- um Mapa Digital de Elevação de uma área de interesse, devendo ser obtidas imagens da referida área de interesse; d. Fornecer um Sistema de Navegação por Inércia, para se obterem, a qualquer momento durante o voo, as coordenadas x,:yazza actualizadas, do centro do conjunto, relativamente a um sistema predefinido de coordenadas; e. Proporcionar uma unidade de cálculo para, dadas as coordenadas de localização xp:yp de um centro de uma porção de área especifica dentro da mesma área de interesse e a coordenada de elevação zp no referido centro da porção conforme obtida a partir do referido Mapa Digital de Elevação e as referidas coordenadas xar-ya;zã do centro do conjunto no mesmo momento específico, determinar os ângulos exactos para o estabelecimento de uma direcção da linha de visão, que estabelece a ligação entre o centro do conjunto e as referidas coordenadas ; Dado o cálculo do passo e, díreccionar em conformidade a Linha de visão do centro do conjunto para o centro da porção de área; g. Durante o período de integração, efectuar a acumulação da luz separadamente por meio de qualquer dos sensores fotossensiveis do conjunto; h. Durante o período de integração, repetir a alta velocidade o cálculo do passo e com as coordenadas xã;ya;za actualizadas do conjunto e repetidamente, no seguimento de cada um dos referidos cálculos, corrigir a direcção como no passo f; i. No fim do período de integração, obter amostras de todos os sensores do conjunto e guardá-las numa memória de armazenamento como imagens da porção do conjunto; j. Seleccionar novas coordenadas de porções xp;yp;zp no interior da área de interesse e repetir os passos e a j para essas novas coordenadas; e k. Quando a cobertura de toda a área de interesse estiver completa, terminar o processo, ou iniciar a cobertura de uma nova área de interesse.

Preferivelmente, a selecção das coordenadas xp;yp de uma nova porção de área é executada para se garantir a sobreposição entre porções de área adjacentes por uma extensão predefinida, através do cálculo da impressão tridimensional da nova porção de área sobre o terreno e depois da sua projecção sobre a marca de uma área anterior.

De preferência, a garantia da sobreposição é obtida por meio de uma selecção baseada em ensaio e erro, cálculo da sobreposição e correcção, quando necessário, ou por meio de um cálculo analítico exacto.

Preferivelmente, pelo menos alguns dos sensores do Sistema de Navegação por Inércia estão posicionados sobre os giroscópios para melhorar a medição da orientação do conjunto em relação a porção m área selectiva.

Preferivelmente, o Sistema de Navegação por Inércia compreende um Sistema de Navegação por Inércia dedicado para o sistema de reconhecimento e o Sistema Principal de Navegação por Inércia da aeronave, para melhorar a medição da orientação do conjunto em relação a porção de área selectiva por meio da utilização de um processo de transferência de alinhamento, do Sistema de Navegação por Inércia da aeronave para o Sistema de Navegação por inércia dedicado do sistema de reconhecimento. A invenção refere-se ainda a um processo para proporcionar compensação do movimento durante a fotografia aerotransportada, o qual compreende: a. 0 fornecimento de pelo menos um conjunto de pixels fotossensiveis; b. A montagem de pelo menos um conjunto em giroscópios com pelo menos dois graus de liberdade, de modo que os giroscópios possam orientar a sua Linha de Visão na direcção de uma porção selectiva de area; c. Fornecer um Mapa Digital de Elevação da área de interesse, devendo ser obtidas imagens de reconhecimento da referida área; d. Proporcionar um Sistema de Navegação por Inércia para obter, a qualquer instante durante o voo as coordenadas xa;ya;zs actualizadas do centro do conjunto, em relação ao sistema predefinido de coordenadas; e. Fornecer uma unidade de cálculo para, dadas as coordenadas de localização xp;yP de um centro de porção de área especifica dentro da área de interesse e a coordenada da elevação zp no centro da referida porção, conforme obtida do referido Mapa Digital de Elevação e as referidas cooraenadas xa;ya;za do centro do conjunto no mesmo momento especifico, determinar os ângulos exactos para estabelecer uma direccão de linha de visão, que ligue o centro do conjunto e as referidas coordenadas χρ;γρ;ζ0: f.

Durante um período de integração, quando a Linha de Visão do centro do conjunto está dirigida para o centro de uma porção de area, efectuar a acumulação da luz, separadamente para qualquer dos sensores fotossensíveis e: g. Durante o período de integração, repetir a grande velocidade o passo de cálculo e com as coordenadas xa;ya;za conjunto actualizadas e repetidamente, a seguir a cada um dos referidos cálculos, corrigir a direcção por meio da manutenção do centro do conjunto dirigido para o centro da porção de área seleccionada, compensando assim o movimento da aeronave; e h, No fim do período de integração, colher amostras de todo o conjunto de sensores e guardá-las numa memória como imagens da porção de conjunto.

Preferivelmente, o processo acima referido para a execução do reconhecimento aerotransportado compreende ainda: a. Proporcionar aos referidos giroscópios pelo menos dois graus de liberdade, de modo que os giroscópios possam ser dirigidos para uma Linha de Visão seleccionada; b. Proporcionar o referido Mapa Digital de Elevação de uma área de interesse, devendo ser visados objectos seleccionados no interior da referida área; c. Proporcionar o referido Sistema de Navegação por Inércia para se obter, a qualquer momento durante o voo, as coordenadas xa;ya;za actualizadas do centro dos giroscópios em relação ao sistema predefinido de coordenadas; d. Proporcionar uma unidade de cálculo para, dadas as coordenadas de localização de um centro de um alvo específico dentro da área de interesse e a coordenada de elevação z0 no referido centro do alvo, conforme obtida a partir do referido Mapa Digital de Elevação e as referidas coordenadas do centro dos giroscópios no mesmo momento especifico, determinar os ângulos exactos para o estabelecimento de uma linha de Visão, que ligue o centro dos giroscópios e as referidas coordenadas e. Dado o cálculo do passoo d, direccionar de acordo com isso o centro da Linha de Visão dos giroscópios para o centro de um alvo seleccionado; f. Durante o período efectivo de aquisição do alvo, compensar o movimento devido a deslocação da aeronave por meio da repetição, a alta velocidade, do cálculo do passo d com as coordenadas actualizadas do alvo xa;ya;za e repetidamente, a seguir a cada um dos referidos cálculos, corrigir a direcção como no passo e.

Breve Descrição dos Desenhos

Nos desenhos: - A Figura 1 mostra uma estrutura geral de um sistema de reconhecimento, montado no interior de um invólucro, de acordo com uma forma de realização da invenção; - A Figura IA mostra outra forma de realização da invenção. Nesta configuração o sistema de reconhecimento é montado como uma carga útil no interior do corpo da aeronave; - A Figura 2 msstra a estrutura mecânica de um sistema de giroscópio de acordo com uma forma de realização da invenção; A Figura 3 mostra diversas formas de operar, típicas do sistema da invenção; A Figura 3a mostra uma área de interesse dividida numa pluralidade de porções de área, de acordo com uma forma de realização da invenção; A Figura 3B ilustra diversos modos de visar, que são possíveis com o sistema da invenção; A Figura 4 é um diagrama de blocos, o qual ilustra o funcionamento do sistema de reconhecimento da invenção; A Figura 5 é um fluxograma, que descreve os princípios do funcionamento do sistema de reconhecimento da invenção; A Figura 6 mostra a estrutura do sistema de INS da invenção, o qual compreende o INS principal da aeronave e o INS dedicado do sistema de reconhecimento da invenção; A Figura 7 mostra a forma como uma imagem estereoscópica é construída pelo sistema da presente invenção. A Figura 8 ilustra um caso especifico, em que á pedido a um sistema da técnica anterior para executar uma missão de reconhecimento; - A Figura 8A ilustra a forma como o sistema da presente invenção executa a mesma missão de reconhecimento da Figura 8A; - A Figura 9 exemplifica o significado do factor de elevação, quando se executa uma missão de reconhecimento e mais particularmente, mostra a importância de se considerar directamente e em tempo real a elevação do terreno, do qual se capta a imagem; - A Figura 10 ilustra o uso de um espelho de rastreio posterior de acordo com o sistema da presente invenção; - A Figura 11 é uma ilustração em perspectiva de um terreno montanhoso e a sua divisão em porções de área, incluindo uma certa sobreposição entre porções de área, conforme é executado pelo sistema de acordo com a presente invenção; - A Figura 11A mostra uma vista superior do terreno da Figura 11 e a forma como o rastreio do referido terreno é feito pelo sistema de reconhecimento aerotransportado da presente invenção; e - A Figura 12 è um exemplo, que ilustra a forma como o sistema da presente invenção pode fotografar alvos selectivos , reduzindo desse modo significativamente a quantidade de dados tratados;

Descrição Pormenorizada de Formas de Realização Preferidas

Uma forma de realização preferida do sistema de reconhecimento da presente invenção é particularmente caracterizada pelas seguintes características principais: i. Os um ou mais conjuntos focais planos que são usados para detectar e captar imagens de um área de interesse possuem uma linha de visão (LOS), que é dirigida por giroscópios que têm pelo menos dois graus de liberdade. 0 termo "giroscópio", conforme aqui utilizado, refere-se a qualquer tipo de mecanismo, seja mecânico, óptico (como seja um que inclua espelhos, prismas, etc.) ou uma combinações daqueles, que seja capaz de movimentar uma linha de visão de um conjunto de detectores fotossensiveis em pelo menos dois graus de liberdade. Um mecanismo mecânico é por vezes denominado "carga útil estabilizada por giroscópio": um mecanismo óptico é por vezes chamado "giroscópio estabilizado por espelho". Um dos referidos conjuntos pode efectuar a detecção na gama visível e outro pode, por exemplo, detectar na gama dos IV e/ou na gama dos UV. Num outro caso, pode ser usado um conjunto multi/hiper espectral ou um conjunto de iluminação activa. Daqui em diante, ao longo deste pedido, o termo "pqbfiidtP'* refere-se a qualquer tipo de conjunto de meios fotossensiveis destinados a obter uma imagem de uma área de interesse. Os conjuntos usados na invenção podem ser de pequenas ou médias dimensões, em vez dos grandes conjuntos, que são utilizados nos sistemas da técnica anterior, como aqueles que são utilizados nas US 5.155.597, WO 97/42659 e US 6.256.057, tirando vantagem da flexibilidade do sistema na obtenção de Instantâneos em direcções arbitrárias da linha de visão e com condições de variação brusca do terreno. A montagem preferida dos conjuntos de sensores e das suas ópticas, quando são usadas cápsulas estabilizadas por giroscópio, e sobre os giroscópios: no caso de giroscópios estabilizados por espelho, os sensores são montados fora dos giroscópios. ii. O sistema de reconhecimento utiliza um Sistema de Navegação por Inércia íINSi para calcular continuamente a direcção da linha de visão. Num caso preferível, são usados dois sistemas de INS: o primeiro é o INS principal da aeronave e o segundo INS é um INS interno, dedicado ao sistema de reconhecimento montado. O sistema de reconhecimento da invenção recebe continuamente, dos referidos Sistemas de Navegação por Inércia, tanto informação de navegação, relativa a localização da aeronave em relação a um sistema fixo de eixos globais predefinido, como informação da orientação da aeronave em relação ao solo, para apontar o um ou mais conjuntos colocados nos giroscópios para qualquer porção de área desejada do terreno, dento do campo de visão da aeronave. A montagem preferida do sistema INS é sobre os giroscópios, sejam giroscópios de carga útil estabilizada sejam giroscópios estabilizados por espelho. íii. Giroscópios tendo pelo menos dois graus de liberdade, nos quais, de preferência, são montados os conjuntos, são, numa forma de realização da invenção, sistematicamente activados de -ama. forma escalonada, para o rastreío sequencial, uma após outra, de porções de área na ãrea de interesse, dentro de um campo de visão muito alargado. iv. O sistema de acordo com a invenção capta, por meio dos seus conjuntos, quando activados, uma imagem instantânea bidimensional de uma porção de area, permitindo grandes tempos de exposição devido a compensação do movimento da linha de visão: v. Quando dirigida para uma porção de área, a compensação tridimensional do movimento é proporcionada por meio do ajustamento dos giroscópios para manter o alvo na porção de área relevante por meio dos dados fornecidos a partir do INS, e a partir do Mapa Digital de Elevação da área de interesse, que é previamente armazenado no sistema de reconhecimento de acordo com a invenção; e vi. Num caso preferível, a divisão da area de interesse em porções de área é executada em tempo real, onde o tamanho de cada porção de área depende de diversos parâmetros, como sejam a forma do terreno e a distância entre a aeronave e o centro da área de interesse, conforme determinado a partir do Mapa Digital de Elevação (DEM), especialmente para garantir uma sobreposição adequada entre imagens de porções de área.

As características principais acima indicadas, bem como outras características estruturais da invenção, tornar-se-ao evidentes a medida que prosseguir a descrição.

Conforme foi dito, os sistemas de reconhecimento da técnica anterior, do tipo de Rastreio ao Longo do Percurso ou

Perpendicularmente ao Percurso, relacionavam os dados acumulados de um trajecto especifico essencialmente oomo um único bloco de dados. Mais especialmente, uma vez um trajecto definido, enquanto a aeronave voava ao longo do trajecto, os dados acumulados eram essencialmente armazenados como um grande ficheiro de imagem. Mais tarde, competia ao operador distinguir dados específicos relevantes a partir dessa imagem. Além disso, qualquer sistema de reconhecimento aerotransportado tem de lidar com o problema da compensação do movimento. Dado que este último problema é complicado, a solução fornecida nos sistemas da técnica anterior não permitia manobras bruscas da parte da aeronave durante a missão de reconhecimento. A presente invenção fornece uma solução para os dois problemas referidos, de uma maneira compacta e eficaz. 0 sistema de reconhecimento da presente invenção está particularmente adaptado a ser transportado por um avião de caça, em que as condições ambientais, as dinâmicas de manobra, o tamanho do sistema, as limitações aerodinâmicas e os aspectos angulares em relação ao solo são extremos; no entanto o sistema é também adequado para outras plataformas aerotransportadas. Num caso preferível, o sistema é montado dentro de um invólucro ou cápsula, que geralmente é transportado por baixo da asa da aeronave ou da fuselagem. Devido as condições extremas de operação de um avião de caça, os sistemas da técnica anterior, por exemplo conforme descritos na US 5.668.593, usam por vezes um espelho para dirigir a LOS, uma solução que limita substancialmente o FOR (f£«Id o£ Regará - Campo de Visão) , imã vez que um espelho dobra em essência a LOS para um ponto numa determinada direcção com variações angulares relativamente pequenas. Na presente invenção à LOS é dirigida por meio de giroscópio, uma solução que permite um campo de visão muito grande, uma vez que os giroscópios podem ser virado para qualquer direcção. A Figura 1 mostra a estrutura geral de um sistema de reconhecimento, montado num invólucro, de acordo com uma forma de realização da invenção. 0 invólucro 1 compreende, na sua seccão anterior 10 um giroscópio (não representado) que é portador de conjuntos detectores de luz e das necessárias Ópticas (não representadas). Os referidos giroscópio e ópticas estão montados por detrás de uma janela transparente 12. Existe pelo menos um desses conjuntos, por exemplo num conjunto tipo CCD (Charge Coupled Device - Dispositivo Carregado por Acoplamento), ou um conjunto focal plano para detectar a luz dentro dos limites visíveis. Opcionalmente, podem ser incluídos mais conjuntos, por exemplo um conjunto de infravermelho (IV) para detectar e captar uma imagem nos limites da luz IV. A pluralidade de conjuntos, quando usada, bem como o INS, estão posicionados na mesma porção dos giroscópios, de maneira a serem dirigidos para e cobrirem exactamente a mesma porção de área. Opcionalmente, numa forma de realização menos preferida, os sensores e/ou o INS podem estar localizados por detrás dos giroscópios, enquanto que os giroscópios são portadores de um conjunto de espelhos e/ou de prismas, que curva a LOS em direcção aos sensores. O sistema compreende ainda uma Unidade de Tratamento de imagem, (IHU - IB;» Handling Uni t) 2, a qual processa a informação digital da imagem vinda dos sensores, comprime as imagens e as combina com os dados da missão para facilitar a interpretação posterior, na estação de terra, um Gravador de Estado Sólido (SSR - Solid State Recorder) 3 ou dispositivo semelhante de acesso rápido, para armazenar um Mapa Digital de Elevação (DEM - Digital Elevation Map) da área de interesse e um plano da missão e para gravar as imagens captadas. 0 r compreende ainda uma Unidade

Servomotora (SU - Servo Unit) destinada a fornecer sinais de controlo e energia ao servomotor dos giroscópios e Unidade de Interface (IU - Interface Unit) para permitir fazer interface de energia com a aeronave. Outro sistema de computador e electrónicas de controlo encontra-se incluído no âmbito da Unidade de Electrónica do Sistema (SEU -System Electronics Unit). Opcionalmente é usada uma Ligação de Dados 16 (DL - Data Link) para transmitir imagens e dados da missão para uma estação terrestre, devido a necessidade de interpretação em tempo real. 0 invólucro está ligado a aeronave por meio de cavilhas 11. A Figura IA mostra outra forma de realização da invenção. Nesta configuração o sistema de reconhecimento está montado como uma carga útil no interior do corpo da aeronave. A secção Anterior encontra-se posicionada verticalmente e está apontada para baixo, apenas com a sua janela a projectar-se para fora do corpo da aeronave. Encontram-se instaladas as mesmas unidades electrónicas, que estão colocadas no interior da fuselagem. Embora esta solução possa ser usada por uma aeronave a jacto rápida, o seu principal objectivo é servir para outros tipos de aeronaves, como sejam oç helicópteros, RPV (Remotely Piloted Vehicles - Veículos de Controlo Remoto) e aeronaves de comando e de controlo. A Figura 2 mostra a estrutura mecânica do sistema de giroscópios 20, de acordo com uma forma de preferida da invenção. A direcção da progressão da aeronave está indicada pelo número 27. Conforme se disse, a fim de se executar o reconhecimento, o sistema de giroscópios de acordo com a presente invenção tem pelo menos dois graus de liberdade. A direcção dos eixos dos giroscópios e a ordem dos giroscopios não são importantes, desde que eles sejam capazes de virar a LOS na direcção de qualquer direcção espacial dentro do seu campo de visão especifico.

De acordo com uma forma de realização especifica da invenção, apresentada nas Figura 2, o sistema de giroscópios 20 compreende dois sub-mecanismos, como segue:

Mecanismo de giroscópio interno 36, que tem dois graus de liberdade, Desvio (rotação a volta do eixo 22) e Arfagem (rotação a volta do eixo 21): e

Mecanismo de giroscópio externo 37, que tem dois graus de liberdade. Elevação (rotação a volta do eixo 21) e Rolamento (rotação a volta do eixo 23).

Os graus de liberdade da Arfagem e da Elevação relacionam-se essencialmente com a rotação a volta do mesmo eixo 21. No entanto, o grau de liberdade de Arfagem relaciona-se com uma rotação fina executada pelo mecanismo de giroscópio interno 36, enquanto que o grau de liberdade de Elevação se relaciona com uma rotação grosseira do mecanismo de giroscópio externo 37. O mecanismo de giroscópio externo 37 esta, de preferência, escravizado ao mecanismo de giroscópio interno 36. A escravização ê o processo pelo qual os giroscópios internos são os principais giroscópios aos quais tão dirigidos os comandos de orientação da LOS, enquanto qu>s os giroscópios externos estão a compensar a rotação angular limitada dos giroscópios internos por meio do seguimento dos movimentos dos giroscópios internos, sempre a tentar minimizar a deslocação angular entre os giroscópios internos e externos. Embora o seguimento &té qualquer ponto específico situado a frente e abaixo do invólucro seja possível por de dois graus de liberdade, a separação em dois sub-mecanismos, é feita a fim de se obter uma melhor precisão do seguimento e um campo de visão mais alargado. 0 mecanismo de giroscópio externo é especialmente usado para um seguimento aproximado, por exemplo para transferir a direcção dos giroscópios de uma porção de area para uma segunda porção de área, enquanto que o mecanismo de giroscópio interno é particularmente usado para proporcionar a compensação de movimento e de orientação, enquanto se está a captar uma imagem de uma porção de área específica. Outras disposições dos giroscópios, com um número diferente de giroscópios ou diferentes direcções de eixos podem também atingir esses objectivos.

Conforme se disse, os giroscópios externos facilitam a expansão do campo de visão (FOR - Field of Regará). Os limites do FOR para uma forma de realização de invólucro, estão indicados na Figura 1. Este FOR é atingido devido a capacidade dos giroscópios de elevação exteriores se virarem para trás, bem como para a frente, combinada com a capacidade para os giroscópios de rolamento rodarem uma volta completa de 360 graus. Os limites do FOR para uma forma de realização de carga útil estão indicados na Figura IA. Este FOR é conseguido devido a capacidade dos giroscópios de elevação externos se virarem para o lado bem como para baixo, combinada com a capacidade dos giroscópios de rolamento para rodarem uma volta completa de 360 graus, h fmicã limitação para o for, em ambas as formas d e realização, são o corpo do ít&áí&bm. e a fuselagem da aeronave, que obscurecem a linha de visão nas orlas do invólucro do FOR.

Na forma & realização preferida da invenção da Figura 2, os um ou mais conjuntos estão montados nos giroscópios internos a fim de proporcionarem um ajustamento fino do conjunto na direcção de uma porção especifica de uma área de interesse. Isso e necessário para proporcionar, por exemplo, compensação de movimento e de orientação.

Conforme já foi dito, os um ou mais conjuntos de sensores, juntamente com as ópticas a eles associadas, estão posicionados nos giroscópios para manter pelo menos dois graus de liberdade. Na forma de realização da Figura 2, um exemplo de conjunto focal plano 24 capaz de captar imagens na gama de luz visível, encontra-se simbolicamente indicado. Os limites do campo de visão do sensor (FOV) são simbolicamente indicados pelos números 25 e a cena captada pelo conjunto é simbolicamente indicada pelo número 26. De acordo com a presente invenção, quando a cena 26 é uma porção de área seleccionada, o sistema de giroscópios dirige o centro do conjunto 24 na direcção do centro 29 da porção de área 26, indo a linha que une o centro do conjunto ao centro da porção de área seleccionada ser aqui referida como "linha de visão" (LOS). As ópticas dos sensores podem ser, ou ópticas separadas para cada sensor, ou ópticas partilhadas para todos/alguns dos sensores. As ópticas partilhadas recolhem a luz numa gama multi-espectral e depois dividem-na para cada um dos sensores, de acordo com a sua banda de onda especçral única. 0 uso de ópticas separadas ou de ópticas partilhadas dependerá dos objectivos específicos pretendidos, tendo em consideração o espaço disponível e o desempenho pretendido, a modularidade e capacidade de manutenção.

Os Sistemas de Navegação por Inércia são bem conhecidos da técnica e são largamente usados nas aeronaves e nos sistemas aerotransportados para a determinação, em voo e com elevada precisão, a localização da aeronave ou do sistema aerotransportado, os seus vectores de velocidade e aceleração e a sua orientação em relação a um sistema estacionário de eixos globais. 0 Sistema de Navegação por Inércia é essencialmente constituído por duas unidades separadas (isto é, funções) uma Unidade de Navegação, para determinar as coordenadas de localização da aeronave ou do sistema aerotransportado e uma Unidade de Inércia, para determinar, entre outras coisas, a orientação da aeronave ou do sistema aerotransportado, em relação a um sistema de coordenadas predefinidas, fixas e genericamente globais. O INS pode também fornecer os vectores de velocidade e de aceleração da aeronave ou do sistema aerotransportado. O Sistema de Navegação pode usar, por exemplo, informação do GPS (Global Positioning System) e a Unidade de inércia usa geralmente sensores de inércia no interior da aeronave ou do sistema aerotransportado. Por vezes, um INS menos preciso num sistema aerotransportado está em comunicação com um INS mais preciso na aeronave e alinha-se continuamente pelo INS da aeronave por meio dos dados recebidos daquele. 0 processo é chamado de "alinhamento por transferência" e é usado por muitos sistemas para alinhar dois INS (por exemplo, para alinhar o INS de um míssil antes de o fazer cair da aeronave). Uma vez alinhado, o INS menos preciso calcula ainda independentemente a direcção da linha de visão (ângulos) em relação a um sistema global de referências, até que se dê o alinhamento seguinte.

De acordo com uma forma de realização preferida da

Invenção, o sistema de reconhecimento pode ter diversos modos de operação, que derivam da sua capacidade para dirigir a LOS na direcção de qualquer sentido desejado dentro do campo de visão. Referindo a Figura 3B, as direcções da LOS podem ser Lateralmente obliqua, anteriormente obliqua, direccionada para baixo ou arbitrária. Referindo a Figura 3, podem ser tipicamente usados os seguintes modos de operação: i. Modo de Passagem: As imagens são captadas ao longo do percurso do voo da aeronave, com a linha de visão dirigida obliquamente para a frente, virada para baixo ou lateralmente obliqua. A trajectória da passagem segue o percurso do voo da aeronave. ii. Modo de Faixa: É captada uma faixa linear colocada ao longo do percurso do voo, ou em ângulo relativamente a ele. Neste modo a linha de visão é geralmente dirigida lateralmente obliqua. iii. Modo de Pontos: São captadas imagens de uma área seleccionada. Neste modo a linha de visão pode ser dirigida para qualquer direcção arbitrária. iv. Modo de Observação: Imagens da mesma área seleccionada são tamacta sucessivamente. Neste modo a linha de visão pode ser dirigida em qualquer direcção arbitrária.

No-íí últimos três modos, quando a aeronave se «cá a aproximar da área seleccionada, o ângulo de observação de entrada pode sei qualquer ângulo (isto é, começa a captar bem antes de chegar) e quando a aeronave está a deixar a área seleccionada, o ângulo de observação de saida pode ser qualquer ângulo (isto é, deixa de captar bem depois de sair) . Desta maneira o sistema de reconhecimento pode demorar-se durante mais tempo na área seleccionada.

Basicamente, o sistema de reconhecimento pode funcionar, seja no modo automático, seja no modo manual e combinar ambos na mesma missão. No modo automático, o sistema de reconhecimento proporciona a aquisição automática de imagens de reconhecimento de alvos previamente planeados e de alvos de oportunidade. Os modos seleccionados para o sistema podem conter qualquer combinação de modos de percurso, faixa, pontos e observação. Com base no plano da missão, o sistema configura automaticamente os sensores a medida que a aeronave se aproxima da área do alvo, activa os sensores seleccionados, controla a direcção dos sensores e inicia/termina a gravação e transmissão dos dados de imagem. 0 planeamento da missão é feito antecipadamente, na estação de terra e é carregado no sistema antes da missão. No modo manual, o operador pode modificar manualmente o plano da missão durante o voo. 0 operador pode interromper uma operação automática e executar manualmente funções de reconhecimento. Todos os modos de funcionamento podem estar disponíveis, tanto no modo automático como no manual.

Referindo as Figuras 3 e 3A, de acordo com uma forma de realização preferida da invenção, uma área de interesse é dividida numa matriz com usa pluralidade de porções de área. Por exemplo, a área 100, que é definida pelos pontos A, B, C e D, é dividida numa matriz ©» una pluralidade de porções de área, por exemplo as porções P7,,, P12, Pi,i,P2±, Ρ2 .?.» Ρ- m, em que ο primeiro número subscrito indica a coluna da porção e o segundo número subscrito indica a fila da porção, no interior da área da matriz. A área 100 pode assumir qualquer formato arbitrário que seja desejado pelo plano da missão. O tamanho das porções de área PnrM varia de acordo com a FOV dos sensores e com a distância para a cena de cada uma das porções de area. Nalguns casos e conforme será elaborado mais a frente, a área da matriz é definida de tal maneira que as porções de área se sobrepõem parcialmente umas 's outras, conforme se mostra na Fig.ll, por exemplo em cerca de 10-20% da sua área, a fim de se assegurar uma cobertura total da área de interesse, mesmo quando a área é um terreno com fortes alterações. Quando é necessária fotografia estereoscópica, é necessária uma sobreposição superior a 55%. Durante o voo da aeronave 102, os giroscópios do sistema de reconhecimento rastreiam a área da matriz 100 de uma forma sequencial, sistemática, gradual, por meio da qual os giroscópios dirigem primeiro o seu conjunto de colheita de imagens para uma primeira porção de área e captam a sua imagem simultaneamente em todos os sensores, depois para uma segunda porção de área para captar a sua imagem e depois, repetindo o procedimento, os giroscópios fazem "saltar" sequencialmente a linha de visão e o campo de visão do conjunto através de todas as outras porções, até terem completado a capta das imagens de todas as porções da área de interesse 100. O sistema pode, por exemplo, rastrear a porção 9 da matriz 100 do exemplo pela seguinte ordem: P-. P , , F; i, r,··,., P2 , Pj Pj Quando os giroscópios do sistema dirigem o conjunto fotossensível para uma porção ésv; área especifica, geralmente dirigindo o centro do conjunto na airecção do centro da porção de área especifica e trancando (isto e, fixando a LOS) nele, é obtido um "instantâneo", que capta a imagem dessa área dessa porção de área. Mais particularmente, a obtenção de "instantâneos" envolve duas fases, uma fase de integração da luz, durante a qual a luz vinda da area de interesse á detectada pelos componentes do conjunto e uma fase de colheita de amostras, durante a qual todos os componentes do conjunto são simultaneamente submetidos a amostragem no final do período de integração. Conforme já foi dito, este procedimento é sequencial e sistematicamente repetido para todas as porções de area, da área 100. De cada vez que uma imagem de uma porção é captada, é guardada num dispositivo de armazenamento do sistema de reconhecimento (como seja o Gravador de Estado Sólido 3 da Figura 1) e opcionalmente também transmitida para uma estação base terrestre (não representada) por meio da utilização de uma Ligação de Dados (DL) . A fim de proporcionar uma captação precisa da imagem, dados de localização e de navegação são fornecidos a unidade de controlo dos giroscópios, em tempo real, pelo INS. A Figura 4 é um diagrama de blocos, que ilustra o funcionamento do sistema de reconhecimento de acordo com a invenção. Conforme se disse, o funcionamento do sistema envolve três fases principais. Na primeira fase, a linha de visão do conjunto é dirigida para uma porção de área seleccionada. Na segunda fase, o conjunto é "exposto" a luz que vem da porção de área e a carga é integrada correspondentemente nos componentes do conjunto. Durante a referida segunda fase, é proporcionada compensação de movimento, através da movimentação da Linha de visão com os giroscópios, a fim de compensar o movimento e a modificação da orientação da aeronave durante o período de exposição (integração), especialmente para eliminar o desfoque. No final do período de integração, na terceira fase, todo o conjunto de detectores fotossensíveis e simultaneamente submetido a amostiagem e a imagem é armazenada. Antes da descolagem, um Mapa Digital de Elevação 310 de uma área, que inclui nele pelo menos a área de interesse, é armazenado no sistema de reconhecimento. O Mapa Digital de Elevação 310 é um ficheiro digital, que reflecte um mapa dividido numa grelha, em que para cada ponto nodal da grelha são fornecidas as coordenadas x-y (em relação a um sistema de coordenadas global ou predeterminado) e a elevação z nesse ponto. O bloco de selecção da porção 311 selecciona uma porção de área. Mais especialmente, o bloco de selecção da porção 311 indica sequencialmente um ponto nodal como sendo um centro de uma porção de área seleccionada dentro do DEM 310, o que faz com que o DEM 310 envie as coordenadas do centro da porção de área para a unidade de controlo do servomotor 305. O conceito de encontrar as coordenadas do centro tridimensional de um alvo seleccionado por meio da utilização de um DEM, conforme descrito na presente invenção, pode também ser usado em sistemas diferentes dos sistemas de reconhecimento, como sejam sistemas de apontamento, em que por vezes se deseja medir a distância exacta até a cena ou a um alvo seleccionado sem se empregarem verificadores de distância activos. Preferivelmente e conforme será elaborado mais a frente, existem diversos modos de selecção para a escolha de uma porção de area e para a determinação dos seus limites ou, mais particularmente, para determinar o seu ponto nodal central. As coordenadas %;y> do ponto central da porção de área seleccionada e a coordenada de elevação zp do mesmo ponto, são enviadas para a unidade de controlo do servomotor 305. O módulo de direcção da porção de área 306 da unidade de controlo do servomotor recebe também periodicamente, do INS 303, as coordenadas x3;yd,z« do centro do conjunto instalado sobre os giroscópios. Tendo esses dois conjuntos de coordenadas x-y-z, o módulo de direcção da porção de área 306 calcula geometricamente os ângulos dos giroscópios necessários para estabelecer uma Linha de Visão (LOS) entre o centro do conjunto e o centro da porção de area seleccionada ·. v -y r ' ) e converter os referidos ângulos em sinais analógicos necessários a unidade do servomotor dos giroscópios 308 para estabelecer a referida direcção dos giroscópios 300. O referido cálculo da direcção é repetido e actualizado a curtos intervalos de tempo, para se ter em conta a mudança da localização e da orientação da aeronave. A unidade do servomotor dos giroscópios 308 recebe um sinal 315 vindo da unidade dos giroscópios, o qual indica o estado dos giroscópios em relação a desejada direcção da LOS. Quando determina que a direcção da LOS foi estabelecida, a unidade de servomotor envia um sinal 321 para a unidade de Integração/Amostragem 304, para esta iniciar o período de integração. A unidade de Integração/Amostragem 304 fornece um sinal 322 ao conjunto 301, fazendo com este inicie a integração da luz, em relação a luz que chega da porção de área. A partir desse momento, os componentes fotossensíveis do conjunto começam a acumular carga relativa ao nível luminoso de cada secção correspondente da porção de área. Durante o período de integração a compensação do movimento é repetidamente calculada pelo módulo de compensação do movimento 307. O módulo de compensação do movimento 307, a semelhança do módulo de direcção da porção de área 306, recebe também do DEM as coordenadas do centro da porção de area seleccionada e do INS as coordenadas y}ç?za) do centro do conjunto instalado nos giroscópios 301. O módulo de compensação do movimento 307 calcula repetidamente os ângulos: dos giroscópios necessários para estabelecer uma linha de Visão (LOS) entre as coordenadas actualizadas do centro do conjunto (xa;ys;za) conforme recebidas do INS e do centro da porção de área seleccionada converte de acordo com isso os referidos ângulos calculados em sinais analógicos, necessários a unidade do servomotor dos giroscópios 308 para estabelecer a referida direcção (isto é, os referidos ângulos) dos giroscópios 300 ou, por outras palavras, para compensar repetidamente o movimento e a mudança de orientação da aeronave durante o período de integração. A compensação do movimento para o rolamento da imagem a volta da LOS pode também ser executada por meio da utilização de giroscópios adicionais de rolamento, mas tipicamente isso não é necessário em conjuntos de pequena ou média dimensão devido ao pequeno efeito de desfoque do rolamento nesse tipo de conjuntos. No final do período de integração um sinal de "amostragem" 322 é fornecido ao conjunto 301 a fim de simultaneamente apresentar amostras dos níveis de carga acumulados entre todos os sensores do conjunto e armazenar, no dispositivo de armazenamento 302, os referidos níveis de carga, sob a forma de uma imagem da porção de área seleccionada. O dispositivo de armazenamento 302 é essencialmente o SSR 3 da Figura 1. A seguir, o bloco de selecção de porção 311 escolhe um centro de uma porção de área seguinte a partir do DEM 310 e envia o mesmo para o módulo de direcção da porção de área 306 e repete-se o mesmo procedimento acima descrito para essa porção de área seguinte. O procedimento repele-se para todas as porções de área da área de interesse. Devera aqui notar-se que existem diversos modos opcionais, através dos quais o bloco de selecção da porção 311 funciona. Num caso opcional, o bloco de selecção da porção 311 selecciona primeiramente um centro de uma primeira porção de área e obtém a sua imagem e depois, para qualquer porção adicional, determina em tempo real o centro da porção de área seguinte, que satisfaça, por exemplo, a exigência de 10% de sobreposição entre a presente porção e a porção de que se obteve a imagem anteriormente. Este caso opcional será a seguir descrito em mais pormenor. Noutro modo de selecção de porção, o piloto marca o centro de uma porção e a imagem dessa porção é consequentemente obtida, depois de se executar o procedimento acima de direccionamento, compensação de movimento, integração e amostragem. Ainda noutro modo de selecção opcional, todas as porções da área de interesse e os seus centros são predefinidos, por exemplo enquanto a aeronave se encontra no solo e a selecção é então executada de acordo com a referida ordem predefinida, enquanto que durante o voo as direcções exactas são actualizadas automaticamente com base na posição e altitudes reais da aeronave. A selecção de uma porção de área, de maneira que exista uma sobreposição predefinida entre imagens sucessivas, está dependente do cenário geométrico geral, incluindo a posição da aeronave em relação ao cenário e as variações do terreno da cena captada. Referindo as Figuras 11 e 11A, para cada um dos instantâneos, a impressão do FOV dos sensores sobre o terreno é calculada por meio dos dados tridimensionais do terreno do DEM. Cada impressão é constituída por um plano tridimensional, ou uma superfície de ordem mais elevada, inclinada em duas direcções para melhor se adaptar aos declives do terreno. Api;.* obter um instantâneo e antes de tirar o instantâneo seguinte, o sistema calcula a direcção do centro da LOS por meio da utilização da extrapoiação a partir dos instantâneos anteriores ou por meio de outras técnicas e calcula a impressão no terreno prevista para o instantâneo seguinte. A sobreposição entre esta impressão calculada e a impressão do instantâneo anterior é calculada por meio da projecção da primeira sobre a última e depois o direccionamento da LOS i modificado, a fim de assegurar uma sobreposição dentro dos limites especificados de valor. Este processo repete-se iterativamente varias vezes, até que se consiga a sobreposição requeridas, sendo então a LOS fisicamente movimentada para a localização do novo instantâneo. 0 cálculo pode também ser feito analiticamente, sem iteração, dependendo do modelo matemático e dos recursos de computador disponíveis no sistema de reconhecimento. 0 número de saltos da LOS através do percurso (isto é, ao longo de uma fila), que determina a largura da faixa fotografada, é continuamente calculado para assegurar uma largura máxima da faixa sem criar um espaço excessivos entre os saltos ao longo do percurso até a fila seguinte, para compensar a progressão da aeronave.

Giroscópios que tenham pelo menos dois graus de liberdade são bem conhecidos da técnica e são usados, por exemplo, nalgumas aeronaves para o direccionamento por inércia e o apontamento do sistema de aquisição de um alvo, sendo o sistema de aquisição de um alvo um sistema que permite a observação de alvos e o direccionamento de sistemas de armamento em direcção a eles. Alguns dos referidos sistemas de aquisição de alvos utilizam também dados de navegação e de orientação de um Sistema de Navegação por Inércia para calibrar a correcção da trajectória em tempo real. A presente invenção utiliza um sistema de giroscópios semelhante àquele que é usado aos referidos sistemas aerotransportados de aquisição de alvos. Na "correcção de trajectória" dos giroscópios com o conjunto, para as porções de área relevantes, uma porção de cada vez, é executada de uma maneira semelhante aquela pela qual alguns sistemas aerotransportados de aquisição de alvos dirigem e corrigem as trajectórias das suas armas para um alvo. No entanto, em tais sistemas de aquisição de alvos a area de interesse não é dividida numa pluralidade de porções tipo matriz e não há um rastreio sistemático das porções de area relevantes dentro de um area de interesse, de uma maneira sequencial e gradual. Além disso, nos sistemas de aquisição de alvos, o problema da compensação do movimento é resolvido por outros meios, como seja um seguimento electro-óptico baseado na informação da imagem, uma solução que não é prática para sistemas de rastreio de áreas, como é o sistema de reconhecimento de acordo com a invenção. Como se disse, o problema da compensação do movimento é implementado de uma maneira completamente diferente nalguns dos sistemas de reconhecimento da técnica anterior, por exemplo numa compensação do movimento implementada no chip, conforme descrita nas USA 5.155.597, Us 5.692.062 e WO 97/42659. A presente invenção utiliza uma combinação do INS com um sistema de giroscópios, que possui pelo menos dois graus de liberdade para (a) executar um rastreio de area, no qual um "salto" entre porções de área é executado de uma forma grosseira e (b) a compensação do movimento durante o período de integração de uma porção de área, a qual é executada de uma forma precisa. Os factos de a elevação (isto é, a altitude) no centro de cada porção seleccionada ser obtida a partir do DEM e de o sistema de giroscópios ter pelo menos dois graus de liberdade, permitem uma compensação dos movimentos total e fino em todos os eixos. Esta estrutura, conforme ser6 elaborado mais a frente, permite à aeronave que execute manobras bruscas de uma forma superior, quando em comparação com os sistemas de reconhecimento da técnica anterior. Além disso, foi verificado pelos inventores que, devido ao tempo de exposição mais prolongado dos sensores a luz (isto é, ao tempo de integração mais longo), que se torna possível no sistema de acordo com a invenção devido a utilização dos conjuntos de observação, não há praticamente necessidade de uma estrutura TDI (Time Delay Integration - Integração de Retardamento Temporal), em que o mesmo pixel de área e rastreado N vezes e depois é estabelecida uma média. Em vez disso o sistema pode utilizar um único "instantâneo" captado de cada porção de área. A Figura 5 é um fluxograma, que descreve os princípios de funcionamento do sistema de reconhecimento de acordo com a invenção. 0 fluxograma da Figura 5 parte do princípio de que a área de interesse foi definida, mais particularmente os limites da área de interesse. Numa forma de realização preferida da invenção, o centro da primeira porção da área de interesse, de que devem ser extraídas imagens, é automaticamente determinado. Por exemplo, se a área de interesse for vista como uma matriz, a porção final pode ser a porção mais afastada, situada mais a esquerda e o seu centro ser seleccionado automaticamente por meio de alguma forma predefinida. A seguir, os centros de todas as outras porções de área são determinados em tempo real, para satisfazer alguma distância predefinida de sobreposição entre as imagens, conforme explicado anteriormente. A definição dessa distância é necessária para que, por outro lado, se assegure que não existem nenhuns "furos" na colheita de imagens, que não existe nenhuma sobreposição extrema entre imagens de porções adjacentes, que envolva mais imagens do o neceçsario. Conforme será elaborado mais adiante, este procedimento envolve a do DEM 310.

No bloco 500, as coordenadas x.;yi do centro da primeira porção seleccionada são fornecidas pelo DEM 501, o qual por seu turno envia o conjunto Xjgys/Z; (sendo z< a elevação em jq;y:) para a unidade de controlo do servomotor 305 . A unidade de controlo do servomotor 305, que também recebe as coordenadas actuais em tempo real do centro do conjunto Xa/ya/Zg do INS (passo 504), calcula igualmente, no passo 503, os ângulos e os sinais necessários para estabelecer uma linha de visão entre o centro do conjunto e o centro da referida primeira porção de área xgfu:?;, Os sinais são enviados para a unidade de servomotor dos giroscópios, a qual estabelece a desejada direcção da LOS no passo 505. No passo 506, é efectuada uma verificação para determinar se o estabelecimento da direcção adequada foi completado. Evidentemente que esta é uma operação dinâmica, a qual é repetida de uma maneira muito frequente e rápida, para executar a correcção de acordo com a progressão da aeronave e qualquer mudança da orientação, por exemplo devida a elasticidade ou a manobras da aeronave, conforme são comunicadas pelo INS 504, o qual num caso preferível tem os seus sensores de inércia instalados nos giroscópios. No passo 507, tem lugar a integração da luz pelos componentes do conjunto. Simultaneamente, durante o período de integração, tem lugar uma compensação de movimento, de novo tendo em conta a progressão da aeronave e quaisquer modificações da sua orientação (ou mais particularmente do conjunto dos giroscópios) . Esta operação é também executada repetidamente, em tempo real, com uma elevada frequência, tipicamente de cerca de 100 Hz, a qual garante uma compensação do movimento altamente precisa durante o tempo de integração. No passo 509, é feita uma verificação parta se determinar se o período de integração já se esgotou, No final do período de integração, a integração da luz pelo conjunto termina (passo 511) e a compensação do movimento do passo 508 pode também terminar (passo 510). No passo 512, todo o conjunto de sensores é submetido a amostragem ao mesmo tempo ia maneira de instantâneos) e a imagem é armazenada. No passo 513 é efectuada uma verificação, para se verificar se toda a área de interesse foi coberta pelas imagens já recolhidas. Em caso afirmativo, o processo termina (passo 514). Se, no entanto, não tiver sido ainda coberta toda a área de interesse, a aplicação assume as coordenadas x;y de porção de área seguinte (passo 515), as quais são enviadas para o DEM a fim de se obter a elevação z no centro da mesma porção. A porção de área seguinte pode estar localizada, seja perpendicularmente ao percurso (mesma fila) seja ao longo do percurso (nova fila) relativamente a porção de área anterior, dependendo da largura da fila calculada, de modo que uma largura máxima da faixa seja conseguida sem ao mesmo tempo deixar de lado a progressão da aeronave. A seguir, num caso preferível (passo 516) é feita uma simulação para se determinar se, sendo obtida uma imagem quando dirigida para as referidas coordenadas x;y;z, a área de sobreposição entre a área da imagem anterior e a área da referida nova imagem satisfaz um limite de sobreposição predefinido (por exemplo de entre 10% e 20% de sobreposição) . Se a sobreposição se revelar demasiado grande, esse ponto central é então posicionado ligeiramente mais afastado do centro da porção anterior. Se, no entanto, se verificar que a sobreposição é demasiadamente baixa, o centro da porção é posicionado ligeiramente mais perto do centro da porção anterior. A simulação usa o DEM, o qml à essencialmente um mapa digital, que também inclui a elevação de todos os pontos nodais da grelha. O uso do DEM com esta finalidade é vantajoso, uma vez que a elevação é de grande importância quando se está a verificar o aspecto da sobreposição. Verificou-se que, após uma ou duas simulações repetidas, pode ser determinado o centro de uma nova porção. 0 alinhamento do passo 516 conforme descrito é preferível mas não é essencial. Do passo 516 o procedimento continua para o passo 503, utilizando as novas coordenadas x;y;z do centro da porção conforme determinadas no passo 516 e o procedimento é repetido até a cobertura de todas as porções da área de interesse estar completa. Então o sistema pode mudar para o rastreio de uma nova área de interesse, se tal for desejado. Deverá notar-se que, no entanto, é preferível rastrear uma area de interesse numa ordem sequencial, uma vez que isso simplifica os cálculos das porções que se sobrepõem e melhora a eficácia do rastreio. O rastreio pode também ser executado em qualquer outra ordem, predefinida (ou não).

Conforme se disse, quando se dirige o conjunto para o centro de uma porção de área e se compensa quanto ao movimento e a mudança de orientação da aeronave, a elevação da porção de área relevante é de particular importância para se obter uma elevada precisão. Por isso, de acordo com uma forma de realização preferida da invenção, é usado um Mapa Digital de Elevação (DEM), isto é, um mapa tridimensional, o qual inclui uma grelha da área de interesse. Geralmente não há qualquer problema em se obter tais Mapas Digitais de Elevação de quase qualquer area do mundo, estando tal informação comercialmente disponível ou podendo ser extraída de um mapa topográfico da área. O DEM da área de interesse e carregado no sistema aerotransportado antes da missão de reconhecimento, geralmente no SSR 3.

Conforme foi dito, os sistemas de reconhecimento da técnica anterior, por exemplo conforme descritos nas Us 5.155.597, US 5.668.593, US 5.692.062, WO 97/42659, US 6.130.705 e US 6.256.057, não consideram directamente a elevação do terreno na porção de área de que se colhem imagens quando calculam a Compensação do Movimento de Avanço (FMC -Forward Motíon Compensation} ou genericament-e Compensação de Movimento (MC - Motion Compensation). Alguns desses sistemas, por exemplo conforme descritos nas US 5.692.062 e US 6.130.705, utilizam a correlação de imagem a imagem para, indirectamente, calcular os efeitos de desfoque das variações do terreno e corrigi-los por meio da utilização de técnicas no chip, mas estas técnicas têm desvantagens, conforme foi descrito anteriormente e por isso não são consideradas na discussão que se segue. Essas desvantagens incluem a necessidade de três captações sucessivas de imagem para cada imagem utilizável, limitada precisão da correlação devida ao desfoque das duas primeiras imagens, grande mudança de pixels entre imagens sucessivas e V/R variável durante o processo de captação das três imagens. A Figura 9 exemplifica o significado do factor de elevação (isto é, de altitude) e mostra quão importante ele é para se considerar directamente e em tempo real a elevação do terreno de que obtêm as imagens. Geralmente, nos sistemas de reconhecimento da técnica anterior, o INS da aeronave, quando utilizado, calcula a posição e a altitude da aeronave em relação a um sistema global, mas não tem qualquer conhecimento do formato real do terreno 7 51 ;'pe esta a ser fotografado. A aeronave 759 assume por isso um nível de solo fixo 756, geralmente ao nível do mar, conforne representado. Agora, se o sistema de reconhecimento fotografar a área cujo ponto central, é A, durante o tempo de exposição a aeronave 750 progride uma distância D. A LOS (Líne of Sight - Linha de Visão} do reconhecimento manter-se-á a apontar para o ponto C, assumindo um nivel fixo 756, mudando portanto o ponto A para o ponto B durante o tempo de exposição e para a montanha 757, sendo criado um desfoque de magnitude AB, ou ângulo de erro 752.

Exemplo 1 G exemplo que se segue e um exemplo numérico para calcular o desfoque dos pixels nos sistemas da técnica anterior, quando captando um terreno com grandes variações, que mostra um cenário anterior obliquo: A aeronave, voa a uma velocidade de 250 m/s, uma distância da aeronave para a cena de 10 km em relação ao nível do solo, tempo de exposição de 10 ms e assumindo que a montanha 757 se encontra a xh distância (isto é, 5 km) e a altitude da aeronave é 5 km. Por isso, a velocidade angular da LOS é de aproximadamente 12,5 miliradianos/s (Velocidade da aeronave/ Altitude da Aeronave) x SII# [seno2] (ângulo de depressão da LOS) e a deslocação angular da aeronave durante o tempo de integração é de 12,5 x 0,01 = 125 microradianos; para um FOVílFOV) típico de pixels instantâneos de 30 microradianos, isso significa um desfoque de mais de 4 pixels. â situação é ainda pior para um cenário lateral oblíquo, onde, neste exemplo, a velocidade angular é de 250/10.000 = 25 míliradianos/s e o desfoque resultante é de 8 pixels.

Para o sistema de acordo com a invenção, o desfoque de pixels é muito menor, conforme demonstrado no exemplo seguinte. 0 erro na velocidade angular da LOS devido á distância R e Is incertezas da velocidade V , é calculada por meio da seguinte fórmula

M L» í ã*fln t*.- !

Para Vnorr de Ζ&Μ'ί··®* R„ de 15 km, ângulo de depressão da LOS de 20 graus, uma inclinação do terreno de até 15%, um erro típico de velocidade do INS de 0«·$·48&/·8, um erro angular típico da LOS de 2mrad, um erro típico de posição da aeronave de 30m, um erro típico de altitude da aeronave de 42m e um erro típico de altitude do DEM de 15m, calculamos (todos os valores 3σ) o erro de distância como 160m e o erro de velocidade angular da LOS: &st, .%:· *i' .Irei Ϊ i 4Í :""'ϊ | íÃÍí 5 O desfoque de pixels durante o tempo de integração de lOms será então 0,14 x 0,01 =1,4 microradianos, que, para um IFOV típico de 30 microradianos ê um pequeno desfoque de sub-pixels, isto e, um desfoque de menos que 5% de um pixel.

Diversos tipos de rastreios podem ser usados no sistema de acordo com a invenção, conforme segue: a. Rastreio sequencial da matriz. As porções da área de interesse são captadas de acordo com a sua ordem sequencial dentro da matriz da área, ser b. Rastreio selectivo: Qualquer seieccão pode predefinida e a capta da porção ser executada de acordo com isso. c. Capta manual: A capta de uma porção de área o executada manualmente, de acordo com a selecção do piloto.

Deverá notar-se ainda que a colheita de uma imagem estereoscópica poderá também ser obtida por meio do sistema de acordo com a invenção. Ao contrário dos sistemas da técnica anterior, especialmente dos descritos nas US 5.155.597, US 5.692.062 e US 6.256.057, o sistema da presente invenção pode melhorar o efeito estereoscópico por meio da "revisitação" de uma porção de área depois da aeronave ter progredido para um deslocamento angular substancial em relação a porção de área. A Figura 7 mostra como é que uma imagem estereoscópica pode ser construída por meio da presente invenção. Conforme é conhecido na técnica, uma imagem estereoscópica de uma área ou objecto pode ser construída por meio da utilização de duas imagens, cada uma delas cobrindo uma porção substancialmente sobreposta da área ou objecto, se as referidas duas imagens forem obtidas a partir de dois pontos de vista suficientemente afastados angularmente um do outro, relativamente à área cuja imagem se deseja captar. Na Figura 7 a aeronave de reconhecimento 200 voa da esquerda para a direita, na rota que se mostra. Quando passa, por exemplo no ponto A, a aeronave capta sequencialmente as imagens das porções 201, 202 e 203, por meio da orientação do conjunto instalado sobre os giroscópios para essas porções de acordo com isso. Depois disso, a aeronave continua para o ponto B, no qual os giroscópios são de novo dirigidos de modo a captar correspondentemente as imagens 201', 202' e 203' das mesmas porções de área; no entanto, agora, do ponto de vista de B. Se ama porção substancial, por exemplo, cerca de 56% de cada porção de hrea sobrepõe-se nas imagens conforme foram obtidas dos pontos A e B, respectivamente, pode ser construída, de uma maneira conhecida, uma imagem estereoscópica da porção de area. Conforme se mostra, a invenção proporciona uma forma fácil, simples e compacta, de se obterem as imagens necessárias para se construírem imagens estereoscópicas. Quando se interpretam fotos de reconhecimento o efeito estereoscópico pode ser obtido, por exemplo, por meio da apresentação de duas imagens da mesma porção de área com luzes de diferentes polaridades e depois ver-se a apresentação por meio da utilização de óculos polarizados, dirigindo uma imagem para o olho esquerdo e a outra para o olho direito.

Numa forma de realização mais preferida da invenção, são usados pelo sistema de reconhecimento da presente invenção dois Sistemas de Navegação por Inércia. Mais particularmente e como é mostrado na Figura 6, o INS 303 da Figura 4, compreende dois Sistemas de Navegação por Inércia separados. O primeiro é o INS 604 principal da aeronave, geralmente combinado com o GPS e o segundo INS e o INS 603 Interno do Reconhecimento. Conforme se disse, o INS 303 é usado para fornecer dados de navegação, como sejam as coordenadas actuais da aeronave em relação o um sistema de coordenadas predefinido, de preferência global e dados de orientação relativos i orientação da aeronave em relação ao referido sistema de coordenadas global. Estes dados têm de ser muito e fcês? de ser continuamente actuaiizados, a fim de assegurarem um direccionamento preciso para a área captada e, não menos importante, para assegurar uma Siaislii de movimento precisa, mesmo durante manobras rápidas e bruscas da aeronave. Esta tarefa envolve ainda mais complicações, dado que devido à elasticidade da aeronave as porções sofrem, com as acelerações muito elevadas e os fluxos de ar muito intensos. Por isso, a fim de dirigir melhor o conjunto de detectores fotosseasíveis e para compensar melhor o movimento da aeronave, foi verificado pelos inventores que á essencial posicionar um INS no interior do sistema de reconhecimento e de preferência nos próprios giroscópios, para medir dados de navegação e orientação dos giroscópios em relação a um sistema de coordenadas predefinido global. Por isso, o INS de Reconhecimento Interno está preferivelmente colocado nos giroscópios, próximo do conjunto, que se encontra preferencialmente colocado também nos giroscópios e mede com precisão os referidos dados. Não obstante, uma vez que o IMS Interno tem de ter dimensões limitadas e por isso pode sofrer de algumas inexactidões e desvios, o INS Interno 603 está, de acordo com a presente invenção, ligado ao INS Principal da Aeronave 604. O INS principal da aeronave actualiza periodicamente o INS interno com dados de navegação a fim de o alinhar em relação a possíveis desvios, com utilização do processo de alinhamento por transferência da técnica anterior anteriormente descrito. Desta maneira obtém-se uma maior largura de banda e uma maior precisão do servomotor dos giroscópios. Valores típicos para os desalinhamentos mecânicos entre a aeronave e a LOS do sistema de reconhecimento são de 10-20 mrad, enquanto que o INS alinhado nos giroscópios pode medir esse desalinhamento utá uma precisão de 1-2 mrad.

Deverá notar-se m pstçfes de área são tipicamente captadas pelo sistema de acordo com a invenção a maneira de * tipicamente com um tempo de integração muito mais longo do que o vector ou conjunto nos sistemas da técnica anterior. Enquanto que o tempo de integração típico no sistema de acordo com a Invenção é da ordem dos milissegundos, nos sistemas da técnica anterior que utilizavam vectores, como sejam os das US 5.155.597, US 5.692.062 e US 6.256.057, os períodos típicos de integração são duas ou três ordens de grandeza mais curtos (isto é, entre 100 e 1000 vezes mais curtos), resultando numa sensibilidade fotónica à Vm multo mais baixa, Tal deriva do facto de a invenção usar um conjunto que possui várias centenas ou milhares de filas e colunas, nas quais cada um dos pixels é exposto a luz durante todo o tempo de captação da área. Nos sistemas da técnica anterior, que usam um vector unidimensional, um mesmo período de captação é dividido entre os pixels do mesmo vector, os quais têm de ser expostos centenas ou milhares de vezes para poderem cobrir uma mesma porção de área. Além disso, o facto de o sistema de acordo com a invenção permitir grande flexibilidade na selecção das áreas e porções no interior das áreas de interesse, permite uma redução significativa na quantidade de dados com que o sistema tem de lidar (isto é, captar, armazenar, eiou transferir através de meios de comunicação). Mais especialmente pelo sistema de acordo com a invenção apenas são captadas imagens de porções e áreas de interesse.

Exemplo 2 O exemplo que se segue é um que mostra a economia na quantidade de dados, que o sistema de acordo com a invenção trata (isto é, armazenamento, tbMiS&issMd para uma eMação terrestre, etc), em com um sistema de reconhecimento de varrimento anterior ou com um conjunto de grandes dimensões:

Duração da missão: 2 horas; A Figura 12 ilustra este cenário: Área de alvos de alta prioridade em relação à área fotografada: 46% por instantâneos. 0 termo "instantâneo" refere-se aqui a uma forma em que todo o conjunto de pixels é simultaneamente exposto a luz vinda de uma porção de area e os dados de todos os pixels do conjunto são lidos simultaneamente no final da referida exposição: 5% por varrimento anterior ou conjunto de grandes dimensões - devido a eficácia da LOS e do FOR do planeamento da missão (este é um pressuposto que resulta da capacidade do sistema de acordo com a invenção para seleccionar melhor os alvos de alta prioridade dentro de uma área de interesse e para ignorar as porções da área sem interesse);

Velocidade do débito de dados não comprimidos dos sensores: 20 Mbytes/s Baixa taxa de compressão: 1:5

Elevada taxa de compressão: 1:10 Área de sobreposição para reconhecimento por instantâneos (de acordo com a invenção): 40% do total da sobreposição ao longo do percurso e perpendicuiarmente ao percurso; Área de sobreposição para varrimento anterior: 20%; Registo total: ; . ItctOlsXi :X:6fcMeos ··· |2hr s IP x IP) x

PlifEvs x: i(M/S * 0,611 PP x 1,1 ^ 26 m

2. Varrimento anterior = (2hr x 60 x 60) x 20MB/S x (0;0S-;S + x 1,2 - 18MB

Conforme ív disse, o número de alvos de alta prioridade obtido por meio do reconhecimento através de instantâneos (de acordo com a invenção) é de = 8 vezes superior ao reconhecimento por varrimento anterior ou conjunto de grandes dimensões e por isso a eficácia geral da missão é: 8 x UtitSb = 5,1 a favor da colheita de instantâneos de acordo com o sistema da invenção.

Isso é um aumento significativo da eficacia.

Deverá ser notado que o sistema de reconhecimento de acordo com a invenção, ao direccionar a LOS do conjunto ou conjuntos de sensores fotossensíveis por meio da utilização de giroscópios com pelo menos dois graus de liberdade, permite a definição de uma área de interesse de formato arbitrário, a qual é dividida, de preferência em tempo real, numa pluralidade de porções de área, que são rastreadas sequencialmente, de uma maneira gradual sistemática e precisa, para se obterem imagens dessas porções até a cobertura da área total. O sistema de acordo com a invenção não só permite uma cobertura eficaz de uma área de interesse específica, como também elimina a necessidade de se proporcionarem meios dedicados para a compensação do movimento de avanço, conforme são necessários nos sistemas de reconhecimento da técnica anterior, por exemplo das US 5.155.597, US 5.668.593, US 5.692.062, WO 9'?/42«St» US 6.130.705 e US 6.256.057. Por meio do direccionaraento da LOS do conjunto através da utilização dos giroscópios com pelo menos dois graus de Liberdade e através da correcção continua da direcção para a porção da área seleccionada durante a "exposição", não só é fornecida a correcção do movimento relativamente as eixo anterior, mas também é tomado em consideração o formato tf do terreno para se proporcionar uma compensação aperfeiçoada do movimento e da orientação no que se refere a todos os três eixos. Este facto á de particular importância, uma vez que permite manobras bruscas e vastas da aeronave. Além disso, independentemente de onde a aeronave se encontre posicionada em relação a área de interesse ou a qualquer porção da referida área e independentemente da sua orientação, o sistema fornece meios para se obterem imagens adequadas de tais porções de área (assumindo-se que não haja nenhuma obstrução da parte da fuselagem da aeronave).

Exemplo 3 A invenção foi implementada com sucesso com os seguintes parâmetros:

Configuração do invólucro aerotransportado; Número de pixels: Conjunto visual: 2000 x 2000. Conjunto de IV 640 x 480;

Tempos de integração: 1-15 ms;

Distancias operacionais: até 30 km e altitude até 10 Km Í

Taxa de instantâneos; 3 por segundo, funcionando ambos os conjuntos de sensores simultaneamente. :FOR; cobertura rníétic» total» com exclusão de vm cone de viaSo posterior de ± 30 graus;

Ver fdfbéf:. as Figuras 11 e 11A, que são de facto o resultado de uma simulação do processo de rastreio e sobreposição.

Conforme se disse, na forma de realização da invenção descrita acima, a operação de rastreio da área é executada por meio dos giroscópios, os quais, primeiramente dirigem o centro da LOS do conjunto para o centro da porção de area relevante, depois dá-se uma exposição do conjunto & luz que vem da porção de area (isto é, o conjunto inicia a integração da luz vinda da porção de área) e no final do período de exposição a imagem da porção de área é captada. A seguir a LOS é dirigida para o centro da porção de área seguinte e o procedimento de integração e captação repete-se. Este processo repete-se para todas as porções de area da area de interesse. Mais especificamente, nas formas de realização acima referidas, os giroscópios funcionam durante o rastreio da área de interesse de uma forma "saltitante", por meio da qual os giroscópios se movem primeiramente até ser obtido um alinhamento com a porção de área predefinida da área de interesse, depois os giroscópios ficam estacionários durante o período de exposição (excepto pelo movimento de compensação do movimento) e a seguir os giroscópios movem-se de novo para dirigir o conjunto para o centro da porção de área seguinte, etc. Este tipo de operação é limitado pelo número de instantâneos por segundo, conforme demonstrado no Exemplo 3, já que as acelerações-desacelerações e a paragem dos relativamente pesados giroscópios consomem tempo.

De acordo com ainda outra forma de realização da invenção, a eficácia do rastreio e melhorada por meio da utilização de um mecanismo de rastreio posterior, conforme se mostra na Figura 9. Como se disse, no rastreio do tipo "saltitante", o conjunto e ópticas a ele associadas estão posicionados nos giroscópios internos e todos eles são estacionários em relação aos referidos giroscópios internos. Na forma de realização aperfeiçoada, a forma de realização da invenção com rastreio posterior, um conjunto de rastreio posterior 880 está montado nos giroscópios internos. O conjunto compreende essencialmente lentes 861 e 862, espelho estacionário 864 e um prisma ou espelho, de pouca massa e de eixo simples ou duplo, para o rastreio posterior 863. O espelho rotativo de rastreio posterior está montado num motor dedicado. No processo de rastreia posterior, o rastreio da porção de área á executado em continuo, ou, por outras palavras, os giroscópios raçtreiam continuamente colunas (ou filas) da área de interesse com uma elevada velocidade angular da LOS e esse movimento de rastreio sobrepõe-se ao alinhamento direccional e a compensação de movimento, conforme descritos acima. Sempre que um alinhamento exacto com o centro de uma porção de área seja obtido, inicia-se o período de integração da luz (exposição do conjunto) e o espelho de rastreio posterior 863 compensa o movimento de rastreio contínuo dos giroscópios, apenas durante o período de integração, por meio da manutenção do movimento angular para a direcção oposta, em metade da velocidade angular. Com referência a Figura 10, se os giroscópios mantiverem uma velocidade inercial angular de rastreio constante na direcção 870, o espelho de rastreio posterior 863 roda (apenas) durante do período de integração na direcção oposta 880, com metade da velocidade angular. Dessa maneira, a porção de área á mantida estacionária no conjunto 305. No final do período de integração , o espelho 863 regressa à sua posição inicial, até um novo período de integração, no qual o mesmo movimento constante do espelho se repita. 0 rastreio posterior permite que os giroscópios se movimentem a uma velocidade mais elevada, sem terem de parar para cada instantâneo. Parar os gíroscópios consome a maior parto do tempo do ciclo de funcionamento devido á elevada e à elevada massa de inércia dos gíroscópios e da sua carga útil (isto é, os sensores). 0 espelho de rastreio posterior pode movimentar-se muito mais rapidamente graças a sua menor massa de inércia. A distância angular do espelho de rastreio posterior é muito pequena. Se, por exemplo, os gíroscópios se movimentarem 60 graus is e o tempo de exposição for de 10 ms, a deslocação angular do espelho de rastreio posterior é de 60 X 0,01 = 0,6 graus, o que é muito pouco.

Uma comparação típica: A utilização de gíroscópios sem rastreio posterior permite, numa instalação típica, uma taxa de instantâneos de 3 quadros por segundo (por exemplo, Exemplo 3). A velocidade média dos gíroscópios, para um Campo de Visão de 3 graus, será de aproximadamente 3x3= 9 Por outro lado, utilizando-se o rastreio posterior, os gíroscópios podem movimentar-se a uma velocidade de 6 0 graus/s, o que resulta em 60 / 3 = 20 instantâneos, uma taxa que é mais de 6 vezes superior. A taxa máxima permissível é limitada pela velocidade dos quadros electrónicos do sensor, a qual é tipicamente de 30 ou 60 Hz e portanto mais elevada do que 20 Hz. A Figura 8 e a Figura :iâ ilustram um caço especifico, no qual a presente invenção se situa vantajosamente acima dos sistemas de reconhecimento da técnica anterior. Suponhamos que uma aeronave 700 tem por missão obter imagens de dois postos 705 e de uma auto-estrada 710, localizados entre as montanhas. Num sistema de reconhecimento da técnica anterior, no qual a câmara (isto é, o vector de elementos fotossensíveis) é essencialmente fixo com um FOR limitado, a aeronave pode cobrir desde o ponto Q (enquanto tem um campo de visão limitado pelas linhas 701 e 102} apenas a area situada entre os pontos B e D da primeira montanha (direita) e a área entre os pontos A e C da segunda montanha (esquerda) . Não são obtidas imagens dos dois postos 705 e da auto-estrada 710. Na fotografia obliqua a longa distância (LOROP - Long Range Obliqúe Photography) a aeronave voará na direcção da página e a LOS será lateralmente obliqua, com um obscurecimento substancial devido a pequena depressão do ângulo da LOS. Se, no entanto, a câmara não for fixa, como no caso dos sistemas de varrimento anterior e varrimento lateral da técnica anterior, existe também a garantia da cobertura total dos postos 705 e da auto-estrada 710, uma vez que não existe nenhuma sincronização entre o movimento do campo de visão da câmara e o formato do terreno. De acordo com a presente invenção, este problema é facilmente resolvido. Enquanto se prepara a missão da área de interesse, á possível seleccionar quaisquer coordenadas para serem o centro de uma área de interesse e programar o sistema de reconhecimento para dirigir a LOS dos seus conjuntos para essas coordenadas seleccionadas, a partir de qualquer localização predefinida ou manualmente seleccionada da aeronave, desde que a LOS se encontre no interior do FOR do sistema. Por isso, conforme se mostra na Figura 8Ά, enquanto se encontra na localização R a LOS do conjunto pode ser anteriormente dirigida de modo a cobrir a área entre os pontos F e E, e mais tarde, quando alcançar o ponto S, a LOS do conjunto pode ser virada para frá» de modo a cobrir a área entre os pontos G e H. Neste caso, toda a area entre as montanhas, incluindo os dois postos 7C5 e a imagem total da auto-estrada, pode ser obtida. As Linhas 711 e 712 indicam, os Limites do campo de visão do sistema de reconhecimento a partir do ponto R, enquanto que as linhas 721 e 722 indicam os Limites do campo de visão do sistema de reconhecimento, a partir do ponto S. A Figura 11 é uma vista em perspectiva de um terreno montanhoso 560 e a sua divisão em porções de área, incluindo alguma sobreposição entre porções de área. apresentada na Figura 11 está um caso em que uma porção de área é captada pela aeronave 561 e um caso posterior, em que outra porção de área 564, é captada pela mesma aeronave. A Figura 11A mostra uma vista superior do mesmo terreno e a forma como o rastreio da área de interesse é feito pelo sistema de reconhecimento da aeronave, conforme indicado pelas setas 565.

Para resumir, a presente invenção é caracterizada pelas seguintes vantagens principais em relação aos sistemas técnica anterior: A capacidade para fotografar em qualquer direcção da LOS, dentro de um grande Campo de Visão (FOR - Field of Regará) . A fim de possuir essa capacidade (isto é, obliquamente frontal, obliquamente lateral, para baixo e vista arbitraria) a técnica anterior exige a de unidades fotossensíveis separadas ou de m a pluralidade de invólucros separados. Essa capacidade da presente invenção permite a cobertura de mais alvos (isto é, porções de área! durante uma íâl&slcd com necessidades de armazenamento reduzidas; A capacidade para fotografar em qualquer direcção do voo da aeronave, dentro de um grande FOR; A capacidade para focar alvos de forma selectiva durante um período de longa duração e obter muitas imagens da mais elevada qualidade enquanto a aeronave continua a progredir. Não i registada a área geral da missão, mas apenas porções selectivas, poupando-se assim espaço de armazenamento; a capacidade de fotografar em terreno com grandes variações, por meio do direccionamento da LOS, de modo a não ocorrer nenhum obscurecimento; A capacidade para fotografar enquanto a aeronave se encontra a manobrar, aumentando assim a flexibilidade da missão e as hipóteses de sobrevivência da aeronave; A capacidade de operar manualmente ou automaticamente, na mesma missão.

Muito embora algumas das formas de realização da invenção tenham sido descritas a titulo de ilustração, tornar-se-á evidente que a invenção pode ser levada a prática com muitas modificações, vooduçâeq e adaptações e com a utilização de numerosas scâuções: equivalentes ou alternativas, que se situam dentro do âmbito das capacidades dos técnicos, sem afastamento do espírito da invenção ou exceder o âmbito das reivindicações.

Claims (25)

1. M&Vimi&kfô&à i" r·1·;;.''1'!’.:... AAumxsmvmmvmv Sistema de reconhecimento ãerotransportadc, que compreende: Giroscópios, que possuem pelo menos dois graus de liberdade, Pelo menos um conjunto de sensores fotossensiveis posicionados nos giroscópios, para serem dirigidos pelos mesmos dentro de pelo menos dois graus de liberdade; Meios de armazenamento para mapas, destinados a armazenar pelo menos um Mapa Digital de Elevação (310) de uma área de interesse, dividido em porções; Sistema de Navegação por Inércia (303) para fornecer, em tempo real, a uma unidade de controlo dos giroscópios, dados de navegação e de orientação da aeronave em relação a um sistema predefinido de eixos globais; Unidade de selecção de porções (311) , para seleccionar, uma de cada vez, outras porções de área da área de interesse; Unidade de controlo do servomotor para: A. Receber do referido Mapa Digital de Elevação (310), uma de cada vez, um conjunto de coordenadas de uma porção de área selectiva, compreendendo o referido conjunto as coordenadas x:y da referida porção de área e a elevação z do centro dessa porção; B. Receber continuamente, do referido sistema de navegação por inércia (303) os dados actuais de localização e orientação da aeronave; C. Calcular repetidamente e transmitir para a unidade de servomotor dos giroscópios, em tempo real e a uma elevada velocidade, sinais para. a. durante um período de direcção , sinais para dirigir consequentemente os qitéktócKlnb, que incluem o pelo menos um conjunto de unidades fotossensíveis, na direcção das referidas coordenadas x;y;z da porção de área seleccionada, e; b. durante um período de integração (507), no qual o conjunto de sensores integra a luz, que vem da porção de área, fornecendo a unidade de giroscópios sinais para compensar a mudança da direcção no sentido das coordenadas x:y:z da porção seleccionada, derivadas do movimento da aeronave; Servomotor dos giroscópios (308) para efectuar o direccionamento dos giroscópios em pelo menos dois graus de liberdade, de acordo com os sinais fornecidos a partir da referida Unidade de Controlo do Servomotor; Meios de amostragem para simultaneamente colher amostras no final do período de integração, dos níveis de pixels de cada um dos referidos conjuntos de sensores, formando :.m·. conjunto de todos os referidos níveis de pixels amostrados uma imagem da. referida pnrçfeí ãé área; e Meios de armazenamento (302) para armazenar uma pluralidade de imagens da porção de área. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os referidas um ou mais conjuntos serem escolhidos de entre pelo menos um conjunto sensível â luz visível, um conjunto sensível à luz ultravioleta, um conjunto sensível à luz infravermelha, um conjunto fotossensível multi-espectral e um conjunto sensivel à iluminação activa.
2. 3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os referidos dados de navegação da aeronave compreenderem dados relacionados com a localização tridimensional da aeronave e os seus vectores de velocidade e aceleração em relação a um sistema de coordenadas predefinido e dados da sua orientação, relacionados com a orientação da aeronave em relação ao referido sistema de coordenadas predefinidas.
3. 4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o referido Sistema de Navegação por Inércia (303) compreender sensores de velocidade, aceleração e orientação, estando pelo menos alguns desses sensores posicionados nos giroscópios.
4. 5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de pelo menos alguns dos referidos conjuntos de sensores se encontrarem posicionados nos
5. 6. Sistema de sduroo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de compreender dois Sistemas de Navegação por Inércia, sendo o primeiro sistema de navegação por inércia o Sistema de Mis'· \ x por Inércia principal da aeronave e estando os seus sensores instalados no interior da aeronave e sendo o segundo Sistema de Navegação por Inércia um sistema dedicado ao sistema de reconhecimento, estando pelo menos alguns dos sençores do referido segundo Sistema de Navegação por Inércia posicionados na unidade de giroscópios, medindo os dados de navegação e orientação dos giroscópios em relação ao referido sistema de eixos predefinido, para melhor eliminar desalinbamentos que ocorram entre os giroscópios e a LOS (Line of Sight) e o referido Sistema de Navegação por Inércia principal da aeronave, devido a deflexões aero-elásticas e vibrações da aeronave, por meio da utilização de um processo de transferência de alinhamento do referido primeiro INS para o referido segundo INS. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o Mapa Digital de Elevação (310) ser um mapa que compreende um grelha da área de interesse, sendo fornecidos pelo referido mapa os valores das coordenadas x:y:z em cada um dos pontos nodais da referida grelha. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a unidade selectora das porções ser usada para calcular e determinar um centro de uma porção de área seguinte, que proporciona uma sobreposição predefinida entre a referida porção de área, de que se obtiveram as Imagens e a posição de área adjacente, da quai se obteve a imagem anterior. Sistema dê acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de, num modo de funcionamento automático, os giroscópios serem activados para cobrir, de uma maneira sequencial e progressiva, a área de interesse, a referida cobertura ser feita a partir de uma porção de partida predefinida e de acordo com um plano de missão armazenado, rastreando sequencialmente uma após outra porções de area, da area de interesse e recolhendo amostras de imagem de cada uma das referidas porções.
6. 10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de, quando em modo manual do sistema, o piloto da aeronave definir uma area de interesse durante o voo, sendo a referida area de interesse automaticamente dividida em pelo menos uma porção de área, sendo rastreadas automaticamente todas as porções de área, uma após outra, por meio do correspondente direccionamento para elas dos conjuntos existentes nos giroscópios, para captar imagens de cada uma das referidas porções rastreadas.
7. 11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os giroscópios compreenderem dois mecanismos de giroscópio, um mecanismo de giroscópio exterior e um mecanismo de giroscópio interior.
8. 12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o mecanismo de giroscópio exterior ser usado para o direccionamento aproximado do conjunto instalado sobre o giroscópio para o centro de uma porção de área seleccionada.
9. 13. Sistema de acordo com a rud vxnárcarã;:· 11, caracterizado pelo facto de o mecanismo de giroscópio externo ter dois graus de liberdade, elevação (21) e rolamento (23).
10. 14. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de o mecanismo do giroscópio interno ser usado para o direccionamento fino do conjunto instalado nos giroscópios para o centro de uma porção de área seleccionada, especialmente para compensar o direccionamento dos giroscópios em relação a mudança de movimento e orientação da aeronave durante o período de integração.
11. 15. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de o mecanismo de giroscópio interno ter dois graus de liberdade, desvio (22) e arfagem (21).
12. 16. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de o mecanismo de giroscópio externo estar escravizado ao mecanismo de giroscópio interno.
13. 17. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de durante o período de integração, cada um dos sensores do conjunto detectar simultaneamente a luz de uma secção correspondente da porção de área e no final do período de integração, os dados vindos de lodos os sensores do conjunto serem Lidos em simultâneo e armazenados, sob a forma de uma imagem da porção de área.
14. 18. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pslõ facto de o conjunto de sensores fotossensíveis ser sensível As luzes vishvei, de IV, de OV, mui ti / hiper espectral e/ou de uma iluminação activa.
15. 19. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os conjuntos serem conjuntos focais planos.
16. 20. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo facto de o sistema de eixos predefinido ser um sistema de eixos globais.
17. 21. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de estar montado num invólucro ligado a aeronave.
18. 22. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de estar colocado no interior de uma carga útil (1) instalada no interior da aeronave, apenas com a sua janela (12) a salientar-se para o exterior a fim de obter uma Linha de Visão limpa e desobstruída.
19. 23. Sistema de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo facto de os giroscópios se encontrarem localizados na parte anterior do invólucro (1) por detrás de uma janela transparente (12).
20. 24. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de compreender ainda um mecanismo de rastreio posterior, o qual compreende um espelho ou um prisma, posicionado nos giroscópios e podendo girar ot relação a estes, passando a Itd que vem da porção de área primeiramente através do referido espelho, o qual deflecte a mesma em direcção ao conjunto, e a. a unidade de controlo do servomotor aplicar aos giroscópios um movimento de rastreio contínuo de filas e/ou colunas, sem paragens: e b. quando o direccíonamento para uma porção de área está a ser estabelecido, aplicar ao referido espelho de rastreio posterior, durante o período de integração, um movimento na direcção oposta em relação ao referido movimento contínuo de rastreio de fila eíou coluna, compensando desse modo esse movimento contínuo e assegurando uma relação de orientação fixa do conjunto em relação a porção de área de que se colhe a imagem. Processo para a execução do reconhecimento aerotransportado, que compreende: a. Proporcionar pelo menos um conjunto de pixels fotossensíveis; b. Montar pelo menos um conjunto sobre giroscópios, que têm pelo menos dois graus de liberdade, de modo que os giroscópios possam dirigir o conjunto para a Linha de Visão seleccionada; c. Proporcionar um Mapa Digital de Elevação (310) de uma area de interesse, devendo ser obtidas imagens de reconhecimento dessa area de interesse; d. Proporcionar uti Sistema de Navegação por inércia (303) para se obter, u-s qualquer momento durante a voo, as coordenadas xa;ya;za actualizadas do centro do conjunto em relação sistema dê coordenadas predefinido; Proporcionar uma unidade de cálculo para, dadas as coordenadas de localização xçnçç de um centro de uma porção de área especifica dentro de uma area de interesse e a coordenada zD de elevação no referido centro da porção conforme obtida a partir do referido Mapa Digital de Elevação e as referidas coordenadas y*; za do centro do conjunto no mesmo momento especifico, os ângulos exactos para o estabelecimento de uma linha de visão, que ligue o centro do conjunto e as referidas coordenadas xp;yp;$p$ Dado o passo de cálculo e, direccionar de acordo com ele o centro da Linha de Visão do conjunto para o centro da porção de área; Durante um período de integração (507), efectuar a acumulação da luz, separadamente por cada um dos sensores fotossensíveis do conjunto; Durante o período de integração, repetir a uma velocidade elevada, o cálculo do passo e com as coordenadas xa:ya:za actualizadas do conjunto e repetidamente, a seguir a cada cálculo, corrigir a direcção como no passo f; No final do período de integração, obter amostras de todo o conjunto de sensores e armazená-las numa memória sob a forma de imagens oriundas da porção de conjunto; Seleccionar novas coordenadas de porção vç; e:. dentro da área de interesse e repetir os passos e a j para essas novas coordenadas; Quando a cobertura de toda a área de interesse estiver terminar o processo, ou iniciar a cobertura de uma ruen área de interesse.
21. 26. Processo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo facto de a selecção das coordenadas de uma nova porção de área ser executada para assegurar a sobreposição encre porções de área adjacentes por uma distância predefinida, através do cálculo da impressão tridimensional da nova porção de área sobre o solo e depois projecção sobre ela da impressão de uma porção de área anterior.
22. 27. Processo de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo facto de a garantia da sobreposição ser obtida através de uma escolha entre cálculo da sobreposição por ensaio e erro e correcção quando necessário, ou por meio de um cálculo analítico.
23. 28. Processo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo facto de pelo menos alguns dos sensores do sistema de Navegação por Inércia estarem colocados nos giroscópios para melhorar a medição da orientação do conjunto em relação a porção de área selectiva.
24. 29. Processo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo facto de pelo menos alguns dos sensores fotossensíveis estarem colocados sobre os giroscópios para melhorar a medição da orientação da Linha de Visão em relação a porção de área selectiva.
25. 30. Processo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo facto de o Sistema de Navegação por Inércia (303) compreender um Sistema de Navegação por IMrvia dedicado do sistema de reconhecimento e o sistema principal de Navegação por Inércia da aeronave a fim de aumentar a medição da orientação do conjunto em relação a porção de área selectiva por meio da utilização de um processo de transferência de alinhamento, do Sistema de Navegação por Inércia da aeronave para o Sistema de Navegação por Inércia dedicado do sistema de reconhecimento. Processo para proporcionar compensação do movimento durante a fotografia aerotransportada, que compreende: a. Proporcionar um primeiro conjunto de pixels fotossensiveis; b. Montar pelo menos um conjunto sobre giroscópios que possuam dois graus de liberdade (21, 22, 23) de modo que os giroscópios possam dirigir a sua Linha de Visão (L.O.S.)na direcção de uma porção de area selectiva; c. Proporcionar um Mapa Digital de Elevação (310) de uma área de interesse, para serem obtidas imagens de reconhecimento da referida area; d. Proporcionar um Sistema de Navegação por Inércia (303) para se obterem a qualquer instante, durante o voo, as coordenadas xa:yazzs actualizadas do centro do conjunto em relação a um sistema de coordenadas predefinido; e. Proporcionar uma unidade de cálculo para, dadas as coordenadas de localização χ$·ιψρ de um centro de uma porção de área especifica dentro da área de interesse e a coordenada de tówaçâa zp do referido centro da porção conforme obtidos a partir do referido Mapa Digital de Elevação e as referidas coordenadas jppxa:za do centro do conjunto no mesmo momento especifico, determinar os ângulos exactos para o estabelecimento de uma dírecção da linha de visão que liga o centro do conjunto e as referidas coordenadas za; f. Durante o período de integração (507), quando a Linha de Visão do centro do conjunto esta virada para um centro de uma porção de área, efectuar separadamente a acumulação de luz por qualquer dos sensores fotossenslveis do conjunto; g. Durante o período de integração, repetir a alta velocidade o calculo do passo e com as coordenadas actualizadas do conjunto x,iya:za e repetidamente, a seguir a cada um dos referidos cálculos, corrigir a direcção por meio da manutenção do centro do conjunto dirigido ao centro da porção de área seleccionada, compensando desse modo o movimento da aeronave; e h. No final do período de integração, obter amostras de todos os sensores do conjunto e guardá-las sob a forma de uma imagem oriunda da porção do conjunto. Processo de acordo com a reivindicação 25, para levar a efeito uma aquisição de alvos aerotransportada, que compreende: a. Proporcionar os referidos giroscópios, possuam pelo menos dois graus de liberdade, de modo qva os giroscópios possam ser direccionados para uma Linha de Visão seleccionada; b. Proporcionar o referido Mapa Digital de Elevação de uma área de interesse, na qual objectos contidos na referida área devem ser alvejados; c. Proporcionar o referido Sistema de Na\regação por Inércia para obter, a todo o momento durante o voo, as coordenadas xa;Ya;za actualizadas do centro das giroscópios em relação a usa sistema de coordenadas predefinido; d. Proporcionar a referida unidade de calculo para, dadas as coordenadas de Localização de um centro de um alvo especifico dentro da área de interesse e dada a coordenada de elevação zP no referido centro do alvo, conforme obtida a partir do referido Mapa Digital de Elevação e as referidas coordenadas xa:ya:za do centro dos giroscópios no mesmo momento especifico, determinar os ângulos exactos para estabelecer uma direcção da Linha de Visão, que ligue o centro dos giroscópios e as referidas coordenadas e. Dado o cálculo do passo d, direccionar de acordo com ele o centro da Linha de Visão dos giroscópios para o centro de um alvo seleccionado; f. Durante o período efectivo de aquisição do alvo, compensar o movimento em relação ao movimento da aeronave por meio da repetição a alta velocidade do cálculo do passo d com coordenadas xã:ya:zã actualizadas do alvo e repetidamente, a seguir a cada um dos referidos cálculos, corrigir a direcção como no passo e.