检测与避让跟踪架构制造技术

一种载具检测与避让系统包括传感器布置，该传感器布置包括协作式传感器

【技术实现步骤摘要】
检测与避让跟踪架构

技术介绍

[0001]检测与避让(DAA)系统允许诸如无人驾驶飞行器(UA)的无人驾驶飞行器系统(UAS)在国家空域(NAS)中安全地操作，从而避免与其他空中交通、建筑物和其他障碍物发生碰撞。DAA系统向UAS载具提供与为有人驾驶飞行器提供的看见并避让功能类似的功能，从而使UAS载具能够在NAS中避开其他空中交通。
[0002]用于UAS载具的DAA系统包括四个主要系统：检测、跟踪、评估和引导。检测系统由测量空中交通运动学的机载和非机载监视传感器组成。跟踪系统融合来自机载和非机载监视传感器的测量结果，以估计空中交通相对于己方UAS的一条最佳轨迹。评估和引导系统使用这些轨迹来确保己方UAS避开其他空中交通。
[0003]监测传感器可以归类为协作式的或非协作式的。协作式传感器提供国际民航组织(ICAO)标识号或ID，以及入侵飞行器的测量轨迹。测量轨迹是源自带有唯一ID的同一入侵飞行器的一系列测量结果。非协作式传感器可根据所提供的测量结果类型分类为三组：类别1
‑
具有一致的传感器特定ID的测量轨迹；类别2
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具有不一致ID的测量轨迹；以及类别3
‑
没有ID的测量返回。类别1非协作式传感器与类别2/3非协作式传感器之间的典型区别是提供一致轨迹ID的相关性算法，或者执行数据关联并提供一致轨迹ID的相关性算法。
[0004]已开发出与非协作式传感器或协作传感器一起使用的各种DAA跟踪系统。然而，不存在使用具有不同类型的可用测量结果的不同等级的协作式传感器和非协作式传感器两者的跟踪架构。

技术实现思路

[0005]本公开提供了一种检测与避让系统，该检测与避让系统包括监视传感器布置，该监视传感器布置机载于载具上，该监视传感器布置包括一个或多个协作式传感器、一个或多个非协作式传感器、或者一个或多个协作式传感器和一个或多个非协作式传感器的组合。该一个或多个协作式传感器操作以提供一个或多个对象或目标中的每个对象或目标在该载具周围的环境中的相应的第一测量轨迹，其中每个相应的第一测量轨迹包括相应的第一轨迹ID。该一个或多个非协作传感器包括第一传感器类别，该第一传感器类别操作以提供该一个或多个对象或目标中的每个对象或目标在该载具周围的相应的第二测量轨迹，其中每个相应的第二测量轨迹包括相应的第二轨迹ID；第二传感器类别包括：第一传感器子类别，该第一传感器子类别操作以提供源自相同对象或目标但具有不一致并且变化的轨迹ID的一致轨迹测量结果序列；和第二传感器子类别，该第二传感器子类别操作以提供对象或目标的具有一致ID的多个测量轨迹，但具有该对象或目标在测量时间点处的多个测量轨迹；和第三传感器类别，该第三传感器类别操作以提供不具有测量轨迹相关性或ID的测量返回。
[0006]检测与避让模块托管在机载处理器上，其中该检测与避让模块被配置为从该一个或多个协作式传感器接收相应的该第一测量轨迹，并且从该一个或多个非协作式传感器的该第一传感器类别接收该相应的第二测量轨迹。相关器系统托管在机载处理器上，其中该
相关器系统与该检测与避让模块可操作地通信，该相关器系统被配置为从该一个或多个非协作式传感器的该第二传感器类别或该第三传感器类别接收测量结果，并且输出一个或多个相关的测量轨迹。机载于载具上的导航系统操作以计算该载具的导航方案。该导航系统与该检测与避让模块以及与该相关器系统可操作地通信。该检测与避让模块操作以融合来自该一个或多个协作式传感器的该相应的第一测量轨迹、来自该一个或多个非协作式传感器的该第一传感器类别的该相应的第二测量轨迹，以及来自该相关器系统的该一个或多个相关的测量轨迹，从而估计该一个或多个对象或目标中的每个对象或目标的最佳轨迹。该检测与避让模块使用该一个或多个对象或目标中的每个对象或目标的最佳轨迹来向机载的载具引导和/或控制系统提供引导以避开该一个或多个对象或目标。
附图说明
[0007]通过参考附图的以下描述，本专利技术的特征对于本领域的技术人员将变得显而易见。应当理解，附图仅示出了典型的实施方案，并且因此不应认为是限制本专利技术的范围，将通过使用附图以附加特征和细节来描述本专利技术，其中：
[0008]图1是根据一个实施方案的DAA跟踪架构的框图；
[0009]图2是根据一个具体实施的可以在DAA跟踪架构中采用的监视传感器布置的框图；
[0010]图3是根据一个实施方案的在DAA跟踪架构中使用的相关器系统的框图；
[0011]图4是在相关器系统中使用的多传感器场景分割技术的示例性操作的图解示意图；
[0012]图5A示出了采用多传感器场景分割技术的场景的示例性视频序列的样本帧；
[0013]图5B是图5A的样本帧的主要连续时间特征值的曲线图；
[0014]图5C是图5A的样本帧的特征值幅值随时间变化的曲线图；
[0015]图6是根据一个具体实施的在相关器系统中使用的相对运动模型选择器方法的框图；
[0016]图7是根据示例性具体实施的在相关器系统中采用的相关器算法的框图；
[0017]图8是根据另选实施方案的DAA跟踪系统的框图；
[0018]图9A是根据一个实施方案的在DAA跟踪架构中使用的跟踪系统的框图；和
[0019]图9B是在图9B的跟踪系统中采用的示例性跟踪算法的框图。
具体实施方式
[0020]在以下具体实施方式中，对实施方案进行了充分的描述，以使本领域的技术人员能够实践本专利技术。应当理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下可利用其他实施方案。因此，以下详细描述不应被视为具有限制意义。
[0021]本文描述了一种DAA系统架构，其可用于提供载具(诸如无人驾驶飞行器系统(UAS)载具)在NAS中的安全操作。
[0022]该DAA系统架构可操作以通过使用协作式监视传感器和非协作式监视传感器的任何组合来估计载具周围环境中的对象或目标的测量轨迹。该DAA系统架构融合协作式传感器测量轨迹以及来自各种非协作式传感器的测量轨迹或测量返回。
[0023]UAS载具需要同时配备有协作式监视传感器和非协作式监视传感器，因为入侵飞
行器可能未配备用于协作式传感器的转发器。本专利技术DAA系统架构可以适应任何类型的监视传感器测量，并且为UAS载具提供独特的能力，因为该系统架构可用于任何操作环境中的任何尺寸的UAS载具。
[0024]DAA系统架构包括跟踪系统，该跟踪系统可操作以融合来自不同监视传感器的测量轨迹，以估计诸如入侵飞行器的对象或目标相对于己方载具的轨迹统计值或轨迹。跟踪系统融合测量轨迹以估计每个对象的一条最佳轨迹，而不考虑提供该对象的测量轨迹的监视传感器的数量或组合。
[0025]DAA系统架构还包括相关器系统，该相关器系统用于从非协作式监视传感器的测量返回生成测量轨迹。这些测量轨迹识别源自诸如入侵飞行器的对象的测量序列，并且向诸如序列分配传感器特定的ID。相关器系统可被托管在位于传感器硬件上的处理器上、也托管跟踪系统的处理器上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，所述系统包括：监视传感器布置，所述监视传感器布置机载于载具上，所述监视传感器布置包括一个或多个协作式传感器、一个或多个非协作式传感器、或者一个或多个协作式传感器和一个或多个非协作式传感器的组合，其中：所述一个或多个协作式传感器操作以提供一个或多个对象或目标中的每个对象或目标在所述载具周围的环境中的相应的第一测量轨迹，其中每个相应的第一测量轨迹包括相应的第一轨迹标识符(ID)；所述一个或多个非协作式传感器包括：第一传感器类别，所述第一传感器类别操作以提供所述一个或多个对象或目标中的每个对象或目标在所述载具周围的相应的第二测量轨迹，其中每个相应的第二测量轨迹包括相应的第二轨迹ID；第二传感器类别，所述第二传感器类别包括：第一传感器子类别，所述第一传感器子类别操作以提供源自相同对象或目标但具有不一致并且变化的轨迹ID的一致轨迹测量结果序列；和第二传感器子类别，所述第二传感器子类别操作以提供与对象或目标的具有一致ID的多个测量轨迹，但具有所述对象或目标在测量时间点处的多个测量轨迹；和第三传感器类别，所述第三传感器类别操作以提供不具有测量轨迹相关性或ID的测量统计值；检测与避让模块，所述检测与避让模块托管在机载处理器上，所述检测与避让模块被配置为从所述一个或多个协作式传感器接收所述相应的第一测量轨迹，并且从所述一个或多个非协作式传感器的所述第一传感器类别接收所述相应的第二测量轨迹；和相关器系统，所述相关器系统托管在机载处理器上，所述相关器系统与所述检测与避让模块能够操作地通信，所述相关器系统被配置为从所述一个或多个非协作式传感器的所述第二传感器类别或所述第三传感器类别接收测量结果，并且输出一个或多个相关的测量轨迹；导航系统，所述导航系统机载于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：维博尔，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：