[发明专利]飞行器成像与瞄准系统

说明书

本申请公开了飞行器成像与瞄准系统。本公开涉及一种安装到航空器并且对目标航空器进行成像和跟踪的跟踪系统。跟踪系统可包括可操作地耦接到处理器的结构化光源、与处理器可操作地耦接的惯性测量单元(IMU)、用于将来自光源的光朝向目标航空器转向的反射镜，以及具有第一相机和第二相机的立体视觉系统。IMU可被配置成生成表示航空器的位置的位置数据。立体视觉系统可可操作地耦接到处理器并且被配置成根据位置数据确定目标航空器的3D位置。处理器可被配置成根据反射镜位置调节反射镜位置。

交叉申请

本申请根据《美国法典》第35卷119(e)节(35 U.S.C.§119(e))要求于2017年8月25日提交的标题为“飞行器成像和瞄准系统(Aerial Vehicle Imaging and TargetingSystem)”的美国临时专利申请序列No.62/550,331的权益，该专利内容以引入方式并入本文。

技术领域

本公开涉及航空器、空中系统以及用于与空中系统一起使用的虚拟现实系统。

背景技术

现有的防空系统不适合防御侵入性低成本无人驾驶飞行器(UAV)，诸如商购可得UAV，其可用于携载简易武器和/或监视系统。例如，针对火箭、火炮和迫击炮的传统防御系统通常涉及防空导弹或枪支(例如，密集方阵近防武器系统，CWIS)。然而，由于与由空中威胁引起的潜在伤害相比，此类系统相对昂贵，因此此类系统通常是不切实际且成本过高的。其它防御系统解决方案使用管发射小型无人机系统(UAS)。然而，尤其是由于管发射系统必须装配在管内，这些管发射系统更慢和/或更不易操控。也就是说，尺寸要求导致设计牺牲(例如，移除某些控制表面)。

可理解，为了减轻不对称袭击，防空系统应该采用与给定目标航空器或对象(例如，侵入式袭击运载器)的成本相当的防御性运载器/航空器。防空系统应该进一步被配置成防御大量目标航空器，同时使用足够快速和可操控的防御性航空器以拦截和/或以其它方式使目标航空器失能。为了跟踪目标航空器，现有的防空系统使用安装到万向节和/或炮塔的传感器。虽然这些防空系统适用于位于一定距离的目标航空器，但他们不适用于近侧的(即，在附近的)快速移动的对象/航空器。因此，防空系统应该采用在飞行期间跟踪、成像和瞄准近侧的目标航空器的成像系统和方法。

为了提供防空系统及其防御航空器的远程控制、监视和/或测试，防空系统可进一步采用虚拟现实系统以生成空中仿真环境。通过空中仿真环境，尤其是通过减少实验飞行小时数、降低与飞行器事故相关的技术风险，并且通过使得能够使用仿真来模拟不同结果的概率以及基于飞行验证针对所有可能情景的算法稳健性来提高测试和评估结果的及时性和彻底性，可以降低的成本开发和评估改进的自主性。

鉴于上述情况，需要改进的防空系统。也需要被配置成防范大量侵入式运载器的防空系统。另外，需要虚拟或增强现实系统以使用例如现实世界输入和仿真输入以生成空中仿真环境。

发明内容

本文公开航空器、空中系统以及用于与空中系统一起使用的虚拟现实系统。

根据第一方面，一种安装到运载器并对对象进行成像和跟踪的跟踪系统包括：可操作地耦接到处理器的结构化光源；与处理器可操作地耦接的惯性测量单元(IMU)，其中IMU被配置成生成表示运载器的位置的位置数据；将来自光源的光朝向对象转向的反射镜；以及具有第一相机和第二相机的立体视觉系统，立体视觉系统可操作地耦接到处理器，其中立体视觉系统被配置成根据位置数据确定对象的三维位置。

在某些方面，反射镜被配置成根据反射镜位置将来自光源的光朝向对象指引，其中处理器被配置成调节反射镜位置。

在某些方面，结构化光源是LED光源或激光光源。

在某些方面，结构化光源是被配置成生成具有在450nm至495nm光谱中的波长的光的激光光源。

在某些方面，立体视觉系统包括450nm带通滤波器。