具有多個傳感器的系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有多個傳感器的系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的方法，所述系統(tǒng)包括具有在空間中投影相對導(dǎo)航網(wǎng)格的網(wǎng)格生成器、位于相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)并且提供傳感器輸出的多個傳感器、構(gòu)造成檢測多個傳感器中每一個相對于導(dǎo)航網(wǎng)格的位置并且提供相應(yīng)的位置輸出的位置檢測器、和基于位置輸出協(xié)調(diào)傳感器輸出并且產(chǎn)生協(xié)調(diào)的傳感器輸出的協(xié)調(diào)引擎。所述方法包括從機(jī)載傳感器和飛機(jī)中的一個投影相對導(dǎo)航網(wǎng)格并確定多個傳感器在相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的空間位置、并且基于確定的多個傳感器的空間位置來協(xié)調(diào)來自機(jī)載傳感器的傳感器輸出。
【專利說明】具有多個傳感器的系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)載傳感器系統(tǒng)可以用于獲得數(shù)據(jù)和信息，例如三維圖像和地形。這些系統(tǒng)可以收集時間同步數(shù)據(jù)或圖像，單獨(dú)數(shù)據(jù)元素(例如圖像)然后可以被拼湊在一起并且聯(lián)接到位置和定位系統(tǒng)，以將2-D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3-D數(shù)據(jù)和/或提高3-D數(shù)據(jù)的質(zhì)量。當(dāng)代機(jī)載傳感器系統(tǒng)由于攝像系統(tǒng)的鄰近性(proximity)而在三維特征提取受到限制，因?yàn)槟壳暗臄z像系統(tǒng)需要極大減小成像噪聲以能夠從圖像集提取出維度偽影(artifacts)。攝像系統(tǒng)的分離在保持系統(tǒng)的能力的同時造成圖像質(zhì)量降低。可從這些系統(tǒng)獲得的信息的精確性明顯低于期望的精確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種具有多個傳感器的傳感器系統(tǒng)，該傳感器系統(tǒng)具有在空間中投影相對導(dǎo)航網(wǎng)格的網(wǎng)格生成器、位于相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)并且提供傳感器輸出的多個傳感器、構(gòu)造成檢測多個傳感器中每一個相對于導(dǎo)航網(wǎng)格的位置并且提供相應(yīng)的位置輸出的位置檢測器、和基于位置輸出協(xié)調(diào)傳感器輸出并且產(chǎn)生協(xié)調(diào)的傳感器輸出的協(xié)調(diào)引擎。
[0004]作為優(yōu)選，所述位置檢測器包括用于每個所述傳感器的位置傳感器，每個所述位置傳感器輸出位置信號，所述位置信號表示所述傳感器在所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的位置。
[0005]作為優(yōu)選，所述系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器具有存儲器和一組可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令設(shè)置在所述存儲器中以基于所述位置輸出確定所述多個傳感器的位置。
[0006]作為優(yōu)選，所述多個傳感器是是電子光學(xué)/紅外線(E0/IR)、短波紅外(SWIR)、中波紅外(MWIR)、多譜線(Multispectral)、高光譜(Hyperspectral)、合成孔徑雷達(dá)(SAR)、信號情報(SIGINT)、聲納(SONAR)和無線電(Radio)型傳感器當(dāng)中的至少一個。
[0007]作為優(yōu)選，所述系統(tǒng)還包括與所述多個傳感器聯(lián)接的至少一架飛機(jī)。
[0008]作為優(yōu)選，所述網(wǎng)格生成器和所述位置檢測器安裝到所述至少一架飛機(jī)和所述多個傳感器當(dāng)中的至少一個上。
[0009]作為優(yōu)選，所述網(wǎng)格生成器安裝到所述至少一架飛機(jī)和所述多個傳感器中的一個上，所述位置檢測器安裝到所述至少一架飛機(jī)中的另一個和所述多個傳感器上。
[0010]作為優(yōu)選，所述多個傳感器可相對于所述至少一架飛機(jī)定位。
[0011]作為優(yōu)選，所述多個傳感器中的每一個通過連線可操作地聯(lián)接到所述至少一架飛機(jī)。
[0012]作為優(yōu)選，所述系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述連線的至少一個錐套，所述多個傳感器中的至少一個可操作地聯(lián)接到所述錐套。
[0013]作為優(yōu)選，所述多個傳感器遠(yuǎn)離所述至少一架飛機(jī)。[0014]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種利用可操作地聯(lián)接到飛機(jī)并且提供傳感器輸出的多個機(jī)載傳感器的方法，該方法包括從機(jī)載傳感器和飛機(jī)中的一個投影相對導(dǎo)航網(wǎng)格并確定多個傳感器在相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的空間位置、并且基于確定的多個傳感器的空間位置來協(xié)調(diào)來自機(jī)載傳感器的傳感器輸出。
[0015]作為優(yōu)選，所述方法還包括基于確定的所述多個傳感器的空間位置來改變所述多個傳感器中至少一個的位置。
[0016]作為優(yōu)選，改變所述多個傳感器中至少一個的位置包括使用作用在所述多個傳感器中至少一個上的轉(zhuǎn)向力。
[0017]作為優(yōu)選，確定所述多個傳感器在所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的空間位置包括從位置檢測器接收位置信號，所述位置信號表示傳感器在所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的位置。
[0018]作為優(yōu)選，確定所述多個傳感器在所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的空間位置包括控制器執(zhí)行一組可執(zhí)行指令，以基于所述位置信號來確定所述多個傳感器的位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]在附圖中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)的透視圖。
[0021]圖2是圖1的傳感器系統(tǒng)的第二透視圖。
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于利用多個機(jī)載傳感器的方法的實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明的實(shí)施例涉及利用多個機(jī)載傳感器的傳感器系統(tǒng)和方法。圖1示出傳感器系統(tǒng)10的實(shí)施例，傳感器系統(tǒng)10被示出為包括網(wǎng)格生成器12、多個傳感器14、位置檢測器16和可操作地與飛機(jī)20聯(lián)接的協(xié)調(diào)引擎18。更具體地，飛機(jī)20可以裝有網(wǎng)格生成器12，網(wǎng)格生成器12可以在傳輸場22的(field of transmission)空間中投影相對導(dǎo)航網(wǎng)格(例如多個交叉線)。如何投影相對導(dǎo)航網(wǎng)格的一般細(xì)節(jié)是本領(lǐng)域中已知的，這包括2010年 3 月 23 日授權(quán)的名稱為 “Optical Tracking System For Refueling” 的 US 7, 681, 839和 2011 年 6 月 23 日公開的名稱為 “Relative Navigation System” 的 US 2011/0153205中的公開內(nèi)容，這兩份專利文件通過引用結(jié)合于本文中。因此，在本申請中將不再全面描述網(wǎng)格生成的具體細(xì)節(jié)，將僅提供足以描述本發(fā)明的實(shí)施例的一般描述。
[0024]如圖所示，被投影的相對導(dǎo)航網(wǎng)格包括交叉線。在距離網(wǎng)格生成器12 —定距離處，這些交叉線被觀察為空間中的網(wǎng)格，相對導(dǎo)航網(wǎng)格的尺寸隨著遠(yuǎn)離網(wǎng)格生成器12而增大。為了描述的目的，網(wǎng)格生成器12可以被認(rèn)為是基本沿著坐標(biāo)系的y方向投影交叉線。如果要在遠(yuǎn)離網(wǎng)格生成器12特定距離R2處觀察在x-z平面中的交叉線的投影，則將觀察到第一相對導(dǎo)航網(wǎng)格24。如果要在距離R3處觀察交叉線的相同投影，其中距離R3大于在x-z平面中的第一距離R2，則將觀察到第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26，第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26看起來比第一相對導(dǎo)航網(wǎng)格24相對更大。
[0025]在遠(yuǎn)離網(wǎng)格生成器12為距離民處的第一相對導(dǎo)航網(wǎng)格24在空間中沿著水平方向受第一豎直線(vertical line) 28和第二豎直線30約束。在第一豎直線28和第二豎直線30之間存在在空間中臨時產(chǎn)生的多個豎直線。在遠(yuǎn)離網(wǎng)格生成器12為距離R2處的第一相對導(dǎo)航網(wǎng)格24在空間中沿著豎直方向受第一水平線32和第二水平線34約束。在第一水平線32和第二水平線34之間存在在空間中臨時產(chǎn)生的多個水平線。距離R2可以是相對導(dǎo)航網(wǎng)格24和網(wǎng)格生成器12之間的任意距離。
[0026]在遠(yuǎn)離網(wǎng)格生成器12為距離R3處的第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26實(shí)際上與第一相對導(dǎo)航網(wǎng)格24相同，但是比第一相對導(dǎo)航網(wǎng)格24相距網(wǎng)格生成器12在更遠(yuǎn)的距離處。第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26在空間中沿著水平方向受第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26的第一豎直線36和第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26的第二豎直線38約束。在第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26的第一豎直線36和第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26的第二豎直線38之間存在在空間中臨時產(chǎn)生的多個豎直線。在遠(yuǎn)離網(wǎng)格生成器12為距離R3處的第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26在空間中沿著豎直方向受第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26的第一水平線40和第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格26的第二水平線42約束。在第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格的第一水平線40和第二相對導(dǎo)航網(wǎng)格的第二水平線42之間存在在空間中臨時產(chǎn)生的多個水平線。
[0027]在投影的網(wǎng)格線的情況下，相對導(dǎo)航網(wǎng)格24和26的相似性變得明顯，其中除了在相距網(wǎng)格生成器12更遠(yuǎn)的距離處觀察相對導(dǎo)航網(wǎng)格26之外，相對導(dǎo)航網(wǎng)格26由與形成相對導(dǎo)航網(wǎng)格24相同的線形成，使得相對導(dǎo)航網(wǎng)格26看起來比相對導(dǎo)航網(wǎng)格24更大。在這種情況下，相對導(dǎo)航網(wǎng)格26是由網(wǎng)格生成器12產(chǎn)生的網(wǎng)格線在距離R3處的表現(xiàn)，而相對導(dǎo)航網(wǎng)格24是該網(wǎng)格線在距離R2處的表現(xiàn)。
[0028]相對導(dǎo)航網(wǎng)格24和26可以具有任意數(shù)量的線。如圖所示，相對導(dǎo)航網(wǎng)格24和26由十條豎直線與十條水平線組成。與由更少數(shù)量的交叉線組成的相對導(dǎo)航網(wǎng)格相比，由更多數(shù)量交叉線組成的相對導(dǎo)航網(wǎng)格會導(dǎo)致改進(jìn)對固定傳輸場22和距位置檢測器16的距離的探測。相對導(dǎo)航網(wǎng)格24和26被示出為正方形，但是這不是必需的。相對導(dǎo)航網(wǎng)格可以是任意形狀，包括矩形、橢圓形或圓形。此外，相對導(dǎo)航網(wǎng)格24和26的交叉線被示出為正交；但是，這不是必需的。在相對導(dǎo)航網(wǎng)格的不同部分，交叉線之間的夾角可以是直角、銳角或鈍角。
[0029]豎直線和水平線可以由網(wǎng)格生成器12以任意合適方式形成。例如，所有的線可以被順序形成或者一次全部形成。豎直線或水平線中任一者可以在另一者之前形成。網(wǎng)格生成器12可以在豎直線和水平線之間交替。當(dāng)網(wǎng)格生成器12使用掃描激光器(scanninglaser)來形成相對導(dǎo)航網(wǎng)格時，激光器將順序地形成豎直線和水平線中任一者的全部線，之后順序地形成豎直線和水平線中另一者的全部線。順序形成線的速率可以實(shí)際上快到仿佛所有的網(wǎng)格線都是同時形成的。用于多個投影線的輻射源可以是相干(coherent)或非相干(incoherent)輻射源。例如，當(dāng)輻射源是相干源時，該輻射源可以是固態(tài)激光器，其發(fā)出在近UV范圍內(nèi)的波長的輻射。此外，輻射頻率和/或強(qiáng)度可以經(jīng)選擇或者使用光學(xué)濾波器進(jìn)行衰減。交叉投影線的網(wǎng)格可以通過光柵掃描每條線或者通過投影并掃描細(xì)長輻射束(elongated radiation beam)而產(chǎn)生?？梢允褂萌我夂线m的方法和裝置來產(chǎn)生交叉線。
[0030]盡管示出的示例使用笛卡爾坐標(biāo)，但是對于網(wǎng)格生成和網(wǎng)格檢測兩者，可以使用任意合適的坐標(biāo)系，包括極坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系或球坐標(biāo)系。例如，為形成服從極坐標(biāo)表示的網(wǎng)格，可以通過網(wǎng)格生成器在空間中投影一系列同心圓和從這些圓的圓心放射狀延伸出的線。[0031]在相對導(dǎo)航網(wǎng)格的一個或多個位置處，網(wǎng)格數(shù)據(jù)可以被編碼。通過網(wǎng)格數(shù)據(jù)，這意味著相對導(dǎo)航網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)或特征提供可以由位置檢測器16讀取或檢測的數(shù)據(jù)或信息。在一個實(shí)施例中，包括一系列投影交叉線的投影線利用在相對導(dǎo)航網(wǎng)格的不同區(qū)域中的不同網(wǎng)格數(shù)據(jù)被進(jìn)一步編碼，以表示交叉線的網(wǎng)格內(nèi)的區(qū)域。對網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的一種方法是，在使用激光器的情況下通過調(diào)制光束來形成相對導(dǎo)航網(wǎng)格。通過以特定周期性改變光束的強(qiáng)度和/或阻擋光束來實(shí)現(xiàn)調(diào)制。這種網(wǎng)格數(shù)據(jù)可以包括數(shù)字，可以想到每條網(wǎng)格線可以包括數(shù)字，該數(shù)字向位置檢測器16標(biāo)識出該網(wǎng)格線。例如，相對導(dǎo)航網(wǎng)格可以利用表示相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的精確位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，該精確位置限定該點(diǎn)相對于網(wǎng)格生成器12的相對位置。每個掃描光束或相對導(dǎo)航網(wǎng)格的一部分具有相對于網(wǎng)格生成器12的限定的和固定的參照位置。
[0032]可以理解，網(wǎng)格生成器12能夠生成具有比圖示更大的傳輸場的相對導(dǎo)航網(wǎng)格?？梢韵氲骄W(wǎng)格生成器12可以構(gòu)造成產(chǎn)生各種形狀和尺寸。例如，網(wǎng)格生成器12可以構(gòu)造成產(chǎn)生傳輸場，以使得相對導(dǎo)航網(wǎng)格可以被發(fā)射成為半球的特定扇區(qū)。還可以想到，可以使用多個網(wǎng)格生成器，所述多個網(wǎng)格生成器構(gòu)造成發(fā)射共同形成傳輸場的相對導(dǎo)航網(wǎng)格。多個網(wǎng)格生成器可以產(chǎn)生相對的半球或者基本圍繞飛機(jī)的球形?？梢韵氲綄τ谏鲜鋈我鈱?shí)施例，針對任何實(shí)際目的，生成的相對導(dǎo)航網(wǎng)格的尺寸和觀測場可以被調(diào)整以滿足傳感器系統(tǒng)10的任意特定需求。
[0033]多個傳感器14可以位于由網(wǎng)格生成器12投影到空間中的相對導(dǎo)航網(wǎng)格24內(nèi)。盡管多個傳感器14可以在相距網(wǎng)格生成器12為不同距離處，但是為便于說明，多個傳感器14將被描述為在相對導(dǎo)航網(wǎng)格24內(nèi)。在圖2中可以更清楚地看到多個傳感器14。多個傳感器14可以是用于評價圍繞它們的環(huán)境的任意類型傳感器。借助于非限制性的例子，多個傳感器可以是電子光學(xué)/紅外線(E0/IR)、短波紅外(SWIR)、中波紅外(MWIR)、多譜線(Multispectral)、高光譜(Hyperspectral)、合成孔徑雷達(dá)(SAR)、信號情報(SIGINT)、聲納(SONAR)和無線電(Radio)型傳感器當(dāng)中的至少一個。根據(jù)用于多個傳感器14的傳感器的類型，多個傳感器14可以提供任意數(shù)量的不同傳感器輸出。
[0034]多個傳感器14中的每一個被示出為通過連線(tether) 50可操作地聯(lián)接到飛機(jī)
20。所述連線50可以包括電源線和通信線，以使得連線50可以提供飛機(jī)20和多個傳感器14之間的通信鏈路。以此方式，傳感器輸出可以通過連線50被轉(zhuǎn)送至飛機(jī)20。此外，可以通過連線50控制多個傳感器14中每一個的位置。
[0035]更具體地，在圖示的示例中，錐套(drogue)52聯(lián)接到連線50,多個傳感器14中的一個可操作地聯(lián)接到錐套52?？梢韵氲?，多個錐套52可以聯(lián)接到單一連線50且多個傳感器14可以聯(lián)接到單一錐套52，以增大多個傳感器14的數(shù)量以及增大多個傳感器14采集數(shù)據(jù)的區(qū)域。在傳感器系統(tǒng)10中包括錐套52，可以想到錐套52可以被存儲在飛機(jī)20上連接到吊艙或者存儲在飛機(jī)20的框架結(jié)構(gòu)中。當(dāng)展開錐套52時，錐套52可以保持通過連線50連接到飛行器(vehicle)。此外，連線50可以用于展開和收縮以及控制錐套52到飛機(jī)20的距離。錐套52還可以使用相對導(dǎo)航網(wǎng)格24以位置保持(station keeping)錐套52。錐套52還可以具有各種方位傳感器，以確定多個傳感器14中至少一個的定位，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)和處理。
[0036]盡管多個傳感器14示出為可操作地聯(lián)接到飛機(jī)20，但不需要總是這種情況，多個傳感器14可以定位在相對導(dǎo)航網(wǎng)格24內(nèi)而不需要聯(lián)接到飛機(jī)20。這可以用任意數(shù)量的適合方式完成，包括多個傳感器14中的一個或多個可以可操作地聯(lián)接到任意數(shù)量和類型的其他飛機(jī)。在這種情況下，可以理解多個傳感器14不需要栓到其他飛機(jī)，而是可以以任意合適方式可操作地聯(lián)接到該其他飛機(jī)。就此而言，還可以理解本發(fā)明的實(shí)施例可以由任意類型的飛機(jī)使用，例如但不限于固定翼、旋轉(zhuǎn)翼、火箭、私人飛機(jī)、軍用飛機(jī)、氣球和無人駕駛飛行器。此外，多個傳感器14中每一個不需要可操作地聯(lián)接到同一飛機(jī)或相同類型的飛機(jī)。借助于非限制性的例子，多個傳感器14中的一個可以安裝到無人駕駛飛行器，而多個傳感器14中的另一個可以可操作地聯(lián)接到飛機(jī)20。
[0037]無論多個傳感器14是否可操作地聯(lián)接到飛機(jī)20和/或是否可操作地聯(lián)接到可替換飛機(jī)，可以理解多個傳感器14可以遠(yuǎn)離飛機(jī)20。還可以想到，多個傳感器14中的一個或多個(例如傳感器54)可以安裝到飛機(jī)20，而并不是遠(yuǎn)離飛機(jī)20。傳感器54可以被定位成仍然位于網(wǎng)格生成器12的傳輸場22內(nèi)。此外，不論多個傳感器14是栓到飛機(jī)20還是可操作地聯(lián)接到可替換飛機(jī)，可以理解多個傳感器14可以相對于飛機(jī)20進(jìn)行定位。多個傳感器14可以以任何合適方式被定位；借助于非限制性例子，可以使用位置保持技術(shù)，例如轉(zhuǎn)向葉片(steering vanes)和轉(zhuǎn)向推進(jìn)器(steering thrusters)。
[0038]由網(wǎng)格生成器12生成的相對導(dǎo)航網(wǎng)格24可以由位置檢測器16檢測到并讀取。更具體地，位置檢測器16可以構(gòu)造成檢測多個傳感器14中每一個相對于相對導(dǎo)航網(wǎng)格24的位置，并且可以提供相應(yīng)的位置輸出。位置檢測器16可以包括用于多個傳感器14中每一個的位置傳感器，其中每個位置傳感器輸出表示多個傳感器14中每一個在相對導(dǎo)航網(wǎng)格24內(nèi)的位置的位置信號。
[0039]在圖示的示例中，位置檢測器16還定位在飛機(jī)20上，盡管不需要總是這種情況。網(wǎng)格生成器12和位置檢測器16可以安裝到飛機(jī)20、多個傳感器14、或可以安裝有多個傳感器14或僅安裝有網(wǎng)格生成器12或位置檢測器16的附加飛機(jī)當(dāng)中的至少一個。例如，網(wǎng)格生成器12可以安裝到飛機(jī)20或多個傳感器14，位置檢測器16可以安裝到其它的飛機(jī)20或多個傳感器14當(dāng)中的另一者?？梢岳斫猓瑐鞲衅飨到y(tǒng)10可以采取各種替換形式，包括網(wǎng)格生成器12、多個傳感器14和位置檢測器16都被定位在分開的飛機(jī)上或者都被可操作地聯(lián)接到單一飛機(jī)(例如飛機(jī)20)。在位置檢測器16被包括在分開的飛機(jī)上的情況下，可以理解位置檢測器16可以在網(wǎng)格生成器12的傳輸場22內(nèi)，以使得位置檢測器16能夠“看到”相對導(dǎo)航網(wǎng)格24。
[0040]控制器56也可以包括在飛機(jī)20中?？梢韵氲?，協(xié)調(diào)引擎18可以包括在控制器56中?？刂破?6可以包括存儲器，存儲器可以包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、閃存器、或者一種或多種不同類型的便攜式電子存儲器(例如，磁盤、DVD、CD-R0M等)、或者這些類型的存儲器的任意適當(dāng)組合。可以在存儲器中提供一組可執(zhí)行指令，以基于來自位置檢測器16的位置輸出來判定多個傳感器14的位置。控制器56還可以包括處理器，處理器可以運(yùn)行任意適合的程序并且可以可操作地聯(lián)接到協(xié)調(diào)引擎18。
[0041]在操作期間，相對導(dǎo)航網(wǎng)格可以由網(wǎng)格生成器12投影在傳輸場22內(nèi)。多個傳感器14可以位于相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)并且可以輸出傳感器輸出?？梢杂晌恢脵z測器16基于多個傳感器14在相對導(dǎo)航網(wǎng)格24內(nèi)的位置來確定多個傳感器14的空間位置。位置檢測器可以基于此輸出位置輸出，并且協(xié)調(diào)引擎18可以基于來自位置檢測器16的位置輸出來協(xié)調(diào)來自多個傳感器14的傳感器輸出并且可以基于此產(chǎn)生經(jīng)協(xié)調(diào)的傳感器輸出?？刂破?6或其他處理器可以去除成像偽影(imaging artifacts),并且基于經(jīng)協(xié)調(diào)的傳感器輸出實(shí)現(xiàn)真實(shí)寬視野立體造型(stereolithography)。
[0042]可以理解在操作期間，網(wǎng)格生成器12可以形成重復(fù)的相對導(dǎo)航網(wǎng)格投影，完整的相對導(dǎo)航網(wǎng)格可以被每秒鐘投影多次，如由位置檢測器16檢測到的，相對導(dǎo)航網(wǎng)格可以看起來跳躍或抖動(jump around or jitter)。實(shí)際上,盡管相對導(dǎo)航網(wǎng)格看起來是跳躍的，但是該相對導(dǎo)航網(wǎng)格通常不會實(shí)質(zhì)上移動。相對導(dǎo)航網(wǎng)格可以被穩(wěn)定化以考慮網(wǎng)格生成器12的這種移動，并且可以提供看起來相對穩(wěn)定的相對導(dǎo)航網(wǎng)格。這種穩(wěn)定化在2011年11月I日遞交的名稱為“Relative Navigation System”的公開文本13/286，710中描述,該公開文本通過弓I用結(jié)合于本文中。
[0043]圖3示出利用多個機(jī)載傳感器(例如傳感器系統(tǒng)10中的多個傳感器14)的方法100。這種方法可以與上述實(shí)施例中的任一個一起使用，包括圖示的實(shí)施例及其各種替換形式。方法100開始于102，投影相對導(dǎo)航網(wǎng)格。如上所述，這種相對導(dǎo)航網(wǎng)格可以從網(wǎng)格生成器投影。網(wǎng)格生成器可以位于一架飛機(jī)上或者位于多個機(jī)載傳感器中的一個上。投射相對導(dǎo)航網(wǎng)格可以包括沿著多個機(jī)載傳感器中的至少一個應(yīng)當(dāng)所處的方向進(jìn)行投影。該方向可以是從網(wǎng)格生成器的位置向前、向后、向上、向下、向一偵彳、或者多個方向的組合當(dāng)中的至少一個。
[0044]在104，可以確定多個傳感器在相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的空間位置。確定多個傳感器在相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的空間位置可以包括從位置檢測器接收位置信號，該位置信號表示多個傳感器在相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的位置?？刂破骺梢詧?zhí)行一組可執(zhí)行指令，以基于位置信號確定多個傳感器的位置。在106，可以基于確定的多個傳感器的空間位置來協(xié)調(diào)來自機(jī)載傳感器的傳感器輸出。這種協(xié)調(diào)可以使用多個傳感器在網(wǎng)格參照系中的精確位置，以提供去除成像偽影并實(shí)現(xiàn)真實(shí)寬視野立體造型所需要的協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)。
[0045]應(yīng)當(dāng)注意，圖示的順序僅供舉例說明，而不是要以任意方式限制方法100?？梢岳斫猓椒ǖ母鞑糠挚梢园凑詹煌倪壿嬳樞蜻M(jìn)行，可以包括附加或介于中間的部分，或者方法的所述部分可以被分成多個部分，或者方法的所述部分可以省略而不會使所述方法受損。例如，可以想到控制器還可以判定多個傳感器中至少一個的位置是否符合預(yù)定位置。如果位置不符合預(yù)定位置，則可以基于確定的多個傳感器的空間位置來改變多個傳感器中至少一個的位置。改變多個傳感器中至少一個的位置可以包括使用可操作地聯(lián)接到多個傳感器中至少一者的轉(zhuǎn)向推進(jìn)器?？梢岳斫猓@種判定和改變可以重復(fù)，以在飛行期間保持多個傳感器在這些預(yù)定位置上。當(dāng)使用多于一架飛機(jī)時并且當(dāng)這些飛機(jī)裝有任意數(shù)量的網(wǎng)格生成器、位置檢測器和傳感器的組合時，該方法變得更加復(fù)雜。此外，當(dāng)使用反射器以使得信號或網(wǎng)格的一部分可以通過反射接收或者直接被接收到時，該方法會變得更加復(fù)雜。
[0046]上述實(shí)施例提供很多益處，包括得傳感器之間的分離比由于飛行器尺寸中的限制而目前可獲得的分離更大。由于上述實(shí)施例可以對比目前所需的更大的區(qū)域進(jìn)行成像，因此減少飛機(jī)經(jīng)過待成像區(qū)域的次數(shù)。上述實(shí)施例可以指數(shù)級(exponentially)增大平臺(platform)的傳感器陣列的虛擬尺寸。此外，上述實(shí)施例提供在網(wǎng)格參照系中主動穩(wěn)定并精確定位多個傳感器的能力，這提供去除成像偽影和實(shí)現(xiàn)真實(shí)寬視野立體造型、3D模型擠壓(extrusion)、信號三角測量、和主動信號源分離所需要的協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)。此外，在包括錐套的實(shí)施例中，錐套不僅可以在x、y和z平面內(nèi)受操縱，還可以受操縱進(jìn)行翻滾(roll)、俯仰(pitch)和橫擺(yaw),這使得錐套能夠執(zhí)行萬向節(jié)式(gimbal_like)操作而不會產(chǎn)生萬向節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)和電子器件的費(fèi)用。網(wǎng)格參照系還能夠識別傳感器相對于網(wǎng)格、其他傳感器和飛機(jī)的姿態(tài)/方位，這能夠知道任意飛機(jī)和傳感器之間的相對位置和姿態(tài)。這能夠?qū)鞲衅骱唵胃难b到目前不包括萬向節(jié)酬載(payloads)或者利用新傳感器來改裝現(xiàn)有萬向節(jié)系統(tǒng)具有非常高昂的成本的平臺上。當(dāng)使用需要主動發(fā)射特征簽名(signature)的傳感器時，將傳感器布置在錐套中能夠?qū)⑿盘栐磁c飛行器的其余部分分開，并且可以減小在部署在戰(zhàn)場(theatre)中時的操作風(fēng)險。出于描述的目的，判定物品相對于網(wǎng)格的相對位置意在概括性的，并且可以包括僅判定位置、僅判定姿態(tài)、或者判定這兩者，除非另有明確限定。
[0047]本書面說明書使用示例來公開本發(fā)明(包括最佳模式)，還使得任意本領(lǐng)域技術(shù)人員可實(shí)施本發(fā)明(包括制造和使用任意裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任意結(jié)合的方法)。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求書限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有與權(quán)利要求書的文字語言并非不同的結(jié)構(gòu)元件、或者如果這樣的其他示例包括與權(quán)利要求書的文字語言具有非實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其他示例意欲落入權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有多個傳感器的傳感器系統(tǒng)，包括: 網(wǎng)格生成器，所述網(wǎng)格生成器在空間中投影相對導(dǎo)航網(wǎng)格； 多個傳感器，所述多個傳感器位于所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)并且提供傳感器輸出； 位置檢測器，所述位置檢測器構(gòu)造成檢測所述多個傳感器中的每一個相對于所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格的位置并且提供相應(yīng)的位置輸出；和 協(xié)調(diào)引擎，所述協(xié)調(diào)引擎基于所述位置輸出協(xié)調(diào)所述傳感器輸出并且產(chǎn)生協(xié)調(diào)的傳感器輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置檢測器包括用于每個所述傳感器的位置傳感器，每個所述位置傳感器輸出位置信號，所述位置信號表示所述傳感器在所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器具有存儲器和一組可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令設(shè)置在所述存儲器中以基于所述位置輸出確定所述多個傳感器的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個傳感器是是電子光學(xué)/紅外線(EO/IR)、短波紅外(SffIR)、中波紅外(MWIR)、多譜線(Multispectral)、高光譜(Hyperspectral)、合成孔徑雷達(dá)(SAR)、信號情報(SIGINT)、聲納(SONAR)和無線電(Radio)型傳感器當(dāng)中的至 少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括與所述多個傳感器聯(lián)接的至少一架飛機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)格生成器和所述位置檢測器安裝到所述多個傳感器和所述至少一架飛機(jī)當(dāng)中的至少一個上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)格生成器安裝到所述多個傳感器和所述至少一架飛機(jī)中的一個上，所述位置檢測器安裝到所述多個傳感器和所述至少一架飛機(jī)中的另一個上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個傳感器可相對于所述至少一架飛機(jī)定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個傳感器中的每一個通過連線可操作地聯(lián)接到所述至少一架飛機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括聯(lián)接到所述連線的至少一個錐套，所述多個傳感器中的至少一個可操作地聯(lián)接到所述錐套。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個傳感器遠(yuǎn)離所述至少一架飛機(jī)。
12.一種利用可操作地聯(lián)接到至少一架飛機(jī)并且提供傳感器輸出的多個機(jī)載傳感器的方法，所述方法包括: 從所述機(jī)載傳感器和所述至少一架飛機(jī)中的一個投影相對導(dǎo)航網(wǎng)格； 確定所述多個傳感器在所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的空間位置；以及 基于確定的所述多個傳感器的空間位置來協(xié)調(diào)來自所述機(jī)載傳感器的傳感器輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括基于確定的所述多個傳感器的空間位置來改變所述多個傳感器中至少一個的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，改變所述多個傳感器中至少一個的位置包括使用作用在所述多個傳感器中至少一個上的轉(zhuǎn)向力。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，確定所述多個傳感器在所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的空間位置包括從位置檢測器接收位置信號，所述位置信號表示傳感器在所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，確定所述多個傳感器在所述相對導(dǎo)航網(wǎng)格內(nèi)的空間位置包括控制器執(zhí)行一組可執(zhí)行指令，以基于所述位置信號來確定所述多個傳感器的位置。`
【文檔編號】B64D47/00GK103661969SQ201310384667
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月29日
【發(fā)明者】E.D.比勒, D.K.麥考利 申請人:通用電氣航空系統(tǒng)有限責(zé)任公司