可展開(kāi)機(jī)載傳感器陣列系統(tǒng)和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及機(jī)載傳感器(airborne sensor)，并且更具體地說(shuō)，涉及可展開(kāi)機(jī)載傳感器陣列系統(tǒng)和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]至少一些已知空中監(jiān)視和偵察系統(tǒng)使用聯(lián)接至系繩(tether)的空中運(yùn)載工具(aerial vehicle)。該系繩限定飛行空間，以使不會(huì)發(fā)生飛走。該空中運(yùn)載工具可以包括用于與目標(biāo)有關(guān)的監(jiān)視或其它數(shù)據(jù)收集的傳感器。一些系統(tǒng)通常僅包括處于單個(gè)空中運(yùn)載工具上的單個(gè)傳感器，其限制了可以收集的數(shù)據(jù)量。其它已知系統(tǒng)包括栓系至地面站的多個(gè)空中運(yùn)載工具。這種系統(tǒng)在它們的操作范圍和用于彼此相對(duì)地定位空中運(yùn)載工具的能力方面受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個(gè)方面，提供了一種可展開(kāi)機(jī)載傳感器陣列系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:被設(shè)置成聯(lián)接至飛行器并從該飛行器展開(kāi)的系繩，和聯(lián)接至所述系繩的多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具(airbornevehicle)。所述多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具中的每個(gè)包括不同升力特征(lift characteristic)，以形成機(jī)載運(yùn)載工具的三維(3D)陣列。每個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具包括感測(cè)裝置，該感測(cè)裝置被配置成生成與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的傳感器數(shù)據(jù)。所述系統(tǒng)還包括計(jì)算裝置，該計(jì)算裝置被配置成，處理從所述多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具中的每個(gè)接收的所述傳感器數(shù)據(jù);并且基于所述傳感器數(shù)據(jù)來(lái)生成所述目標(biāo)的圖像。
[0004]在另一方面，提供了一種方法。該方法包括以下步驟:從飛行器展開(kāi)系繩，該系繩包括聯(lián)接至所述系繩的多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具。所述多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具中的每個(gè)包括不同升力特征，以形成機(jī)載運(yùn)載工具的三維(3D)陣列。每個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具包括感測(cè)裝置，該感測(cè)裝置被配置成生成與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的傳感器數(shù)據(jù)。該方法還包括以下步驟:通過(guò)計(jì)算裝置處理從所述多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具中的每個(gè)接收的、與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的傳感器數(shù)據(jù)。所述傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)聯(lián)接至每個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具的感測(cè)裝置生成。該方法還包括以下步驟:通過(guò)所述計(jì)算裝置，基于所述傳感器數(shù)據(jù)來(lái)生成所述目標(biāo)的圖像。優(yōu)選的是，所述方法還包括以下步驟:利用3D射線跟蹤方法生成所述目標(biāo)的3D圖像，所述3D圖像基于每個(gè)所述成像攝像機(jī)相對(duì)于所述目標(biāo)的方位而生成。優(yōu)選的是，所述方法還包括以下步驟:指令所述成像攝像機(jī)以可變時(shí)間獲取所述目標(biāo)的二維(2D)圖像，并且基于獲取每個(gè)2D圖像的時(shí)間來(lái)交織(interleave)所獲取的2D圖像，以生成所述目標(biāo)的高速視頻。有利的是，所述方法還包括以下步驟:指令每個(gè)所述感測(cè)裝置朝著所述目標(biāo)發(fā)送射頻脈沖信號(hào)，從每個(gè)所述感測(cè)裝置接收射頻脈沖返回信號(hào)，以及組合所接收的射頻脈沖返回信號(hào)，以生成所述目標(biāo)的具有增加的方位角分辨率的3D圖像。有利的是，在展開(kāi)系繩的方法步驟中，展開(kāi)系繩的步驟還包括以下步驟:展開(kāi)包括具有相對(duì)彼此不同的水平和豎直升力特征的多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具的系繩，以使所述多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具建立相結(jié)合地(coherently)操作的三維傳感器陳列，以在某一時(shí)刻及時(shí)獲取目標(biāo)的三維視圖。
[0005]已經(jīng)討論的特征、功能以及優(yōu)點(diǎn)可以在不同實(shí)現(xiàn)中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，或者可以在可以參照下列描述和附圖來(lái)了解進(jìn)一步細(xì)節(jié)的其它實(shí)現(xiàn)中組合。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是示例性可展開(kāi)機(jī)載傳感器陣列系統(tǒng)的框圖。
[0007]圖2是可以生成目標(biāo)物體的圖像的示例計(jì)算裝置的框圖。
[0008]圖3是圖1所示的機(jī)載運(yùn)載工具的示例性實(shí)現(xiàn)的例示圖。
[0009]圖4是示例性可展開(kāi)傳感器陣列的框圖。
[0010]圖5是示例性可展開(kāi)傳感器陣列的框圖。
[0011 ]圖6是可以通過(guò)圖2所示的計(jì)算裝置執(zhí)行的、用于生成目標(biāo)的超分辨率圖像的處理的流程圖。
[0012]圖7是可以通過(guò)圖2所示的計(jì)算裝置執(zhí)行的、用于生成目標(biāo)的三維(3D)圖像的處理的流程圖。
[0013]圖8是可以通過(guò)圖2所示的計(jì)算裝置執(zhí)行的、用于生成目標(biāo)的高速視頻的處理的流程圖。
[0014]圖9是可以通過(guò)圖2所示的計(jì)算裝置執(zhí)行的、用于生成目標(biāo)的具有增加的方位角分辨率的3D圖像的處理的流程圖。
[0015]圖10是示例性飛行器生產(chǎn)和服務(wù)方法的流程圖。
[0016]圖11是示例性飛行器的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1是示例性可展開(kāi)機(jī)載傳感器陣列系統(tǒng)100的框圖。在該示例性實(shí)現(xiàn)中，系統(tǒng)100包括航空母機(jī)(airborne mother ship)102，其被設(shè)置成，展開(kāi)并拖曳聯(lián)接至柔性系繩106的一個(gè)或更多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具104。系統(tǒng)100還包括與每個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具104通信的計(jì)算裝置 108。
[0018]在該示例性實(shí)現(xiàn)中，系繩106包括聯(lián)接至航空母機(jī)102的第一端部110，和在航空母機(jī)102后面向外延伸的第二端部112。航空母機(jī)102包括用于保持并控制系繩釋放量的系繩管理系統(tǒng)(未示出)或其它固定裝置。該系繩管理系統(tǒng)例如可以是絞盤(pán)或任何其它機(jī)械裝置，其能夠拉入、放出，或以其它方式調(diào)節(jié)系繩106的張力/長(zhǎng)度。
[0019]在該示例性實(shí)現(xiàn)中，每個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具104包括傳感器裝置114，傳感器裝置114被配置成生成與目標(biāo)物體(未示出)相關(guān)聯(lián)的傳感器數(shù)據(jù)。傳感器裝置114例如可以包括監(jiān)視成像攝像機(jī)、一個(gè)或更多個(gè)麥克風(fēng)、溫度計(jì)、濕度計(jì)、氣壓計(jì)、風(fēng)速計(jì)、日射強(qiáng)度計(jì)，或使得系統(tǒng)100能夠如在此所述地起作用的任何其它傳感器。通過(guò)機(jī)載運(yùn)載工具104經(jīng)由傳感器裝置114收集的傳感器數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)發(fā)送至計(jì)算裝置108。該傳感器數(shù)據(jù)還可以發(fā)送至終端用戶以供觀看，或者發(fā)送至可以存儲(chǔ)該傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)。終端用戶例如可以位于航空母機(jī)102、地面站(未示出)，或者經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))提供接入的遠(yuǎn)程位置處。該傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送可以是無(wú)線的或者有線的。當(dāng)采用有線通信鏈路時(shí)，其可以經(jīng)由嵌入系繩106中的導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0020]在該示例性實(shí)現(xiàn)中，計(jì)算裝置108例如可以位于航空母機(jī)102、地面站(未示出)，或者經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng))提供接入的遠(yuǎn)程位置處。計(jì)算裝置108被配置成，接收并處理從機(jī)載運(yùn)載工具104接收的傳感器數(shù)據(jù)，并且基于該傳感器數(shù)據(jù)生成該目標(biāo)物體的圖像，如在此更詳細(xì)描述的。
[0021]圖2是可以生成目標(biāo)物體的圖像的示例計(jì)算裝置200的框圖。在該示例性實(shí)現(xiàn)中，計(jì)算裝置200類似于計(jì)算裝置108(圖1所示)。計(jì)算裝置200可以包括:總線202、處理器204、主存儲(chǔ)器206、只讀存儲(chǔ)器(ROM)208、存儲(chǔ)裝置210、輸入裝置212、輸出裝置214，以及通信接口 216。總線202可以包括準(zhǔn)許在計(jì)算裝置200的部件之間通信的路徑。
[0022]處理器204可以包括任何類型的常規(guī)處理器、微處理器、或解釋并執(zhí)行指令的處理邏輯。主存儲(chǔ)器206可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或存儲(chǔ)信息和供處理器204執(zhí)行的指令的另一類型的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)裝置。ROM 208可以包括常規(guī)ROM裝置或存儲(chǔ)靜態(tài)信息和由處理器204使用的指令的另一類型的靜態(tài)存儲(chǔ)裝置。存儲(chǔ)裝置210可以包括磁性和/或光學(xué)記錄介質(zhì)及其對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)器。在一些實(shí)現(xiàn)中，存儲(chǔ)裝置210包括從一個(gè)或更多個(gè)機(jī)載運(yùn)載工具104接收的風(fēng)的數(shù)據(jù)。
[0023]輸入裝置212可以包括準(zhǔn)許計(jì)算裝置200接收來(lái)自用戶的命令、指令，或其它輸入的常規(guī)機(jī)構(gòu)，包括可視、音頻、觸摸、按鈕按壓、針筆