高空长航时无人驾驶飞机及其操作方法技术

高空长航时无人驾驶飞机及其操作方法。实施方案包括一个或多个具有一个或多个电磁（IR/可视光/RF）传感元件或套件（112，337）、能够持久定位的高空长航时（HALE）无人驾驶飞机（110），以进行测量和/或信号采集。实施方案包括一个或多个具有可定向激光器（331）、能够持久定位的高空长航时（HALE）无人驾驶飞机（110）。实施方案包括一组配置为GPS转发器的四个或更多个高空长航时（HALE）无人驾驶飞机（611-614）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术在其多个实施方案中总体上涉及飞机及其组件系统，并且更具体地涉及具有高空定位能力的高空长航时(HALE)无人驾驶飞机及使用HALE无人驾驶飞机的方法。
技术介绍
基于太空的通信系统和基于太空的监控系统与地面系统和/或低空飞机的交互可能受第三方辐射故意消弱和/或大气影响。例如，全球定位系统(GPS)信号接收器在已知频率上接收来自GPS卫星的相对微弱的信号。因此，GPS接收器可能会受第三方的信号频率功率干扰。此外，地球的大气特性限制了基于地面的太空监控望远镜的性能，该监控望远镜带有用于观察轨道内目标的电光和红外或基于雷达的轨道成像系统。由于大气衰减且难以获得在外国进行基于太空监控系统的外交许可，导致国内单位在选择支持来自表面站点一地面或海面的太空操作时受限。基于地面的太空系统典型地受地理和/或国家边界限制。当轨道力学结合其地面位置时，这些基于地球的站点只能看到上面的轨道。此外，基于地球的站点的操作常进一步受可用的有限基础设施和长期后勤支持的约束。由于物理限制以及潜在局限性，缺乏太空态势感知，基于地面的太空监控系统产生了地面操作局限性及缺陷，该地面操作可能高度依赖轨道系统提供的太空效应。卫星可以采用大功率的数码相机以对地球表面感兴趣的区域成像。这些相机在大型光学系统后使用不同的可视和红外传感器。其传感器被设计成对来自地球表面感兴趣区域的光的总量敏感。卫星相机敏感光谱范围的或其内部的聚焦的强光会导致闪光盲并阻止相机对感兴趣目标区域的成像。基于地面的强光源受相对于目标卫星相机的物理位置的挑战，并进一步受大气衰减的挑战。披露在此披露了多个增强通信信道(包括全球定位系统(GPS)信号增强)的高空长航时(HALE)无人驾驶飞机的示例性方法和系统实施方案，以及多个禁止观测和/或轨道资产(比如卫星)通信的HALE无人驾驶飞机的示例性方法和系统实施方案。示例性HALE飞机可在平均海平面上(AMSL) 65000英尺徘徊，在AMSL 55000至70000英尺的平流层中徘徊，在65000英尺且其密度是海平面密度的7. 4%的大气层徘徊。在65000英尺，只有相对海平面I.4%的空气分子。与地面传感器相比，稀薄的空气会转化为更小的光或广播功率衰减。HALE无人驾驶飞机的回转半径为通信中继设备提供相对静止的机载位置以重播内置的GPS信息。全球定位系统(GPS)信号增强示例性方法可包括(a)部署一组四个或更多个高空长航时(HALE)无人驾驶飞机，每个无人驾驶飞机包括GPS天线、GPS接收机和GPS转发器；(b)通过该四个以上HALE无人驾驶飞机中的至少四个接收来自对应的GPS卫星的GPS信号；以及(c)分别通过该至少四个HALE无人驾驶飞机中的每一个形成用于传输的可重复接收的GPS信号。该示例性方法可进一步包括，通过至少该四个HALE无人驾驶飞机中的每一个传输对应的可重复接收的GPS信号。可选地，该示例性方法可进一步包括，通过该至少四个HALE无人驾驶飞机的每一个，在规定的地理边界内传输该可重复接收的GPS信号。此外，之前的实施方案可包括一组四个或更多个HALE无人驾驶飞机中的每一个以一个或多个定位模式在第一规定的地面区域上方的平流层中飞行。此外，该方法可进一步包括，通过该组四个或更多个HALE无人驾驶飞机重新定位从而以一个或多个定位模式在第二规定的地面区域上的平流层中飞行。全球定位系统(GPS)信号增强系统的一个示例性系统实施方案可包括，一组四个或更多个高空长航时(HALE)无人驾驶飞机，每个飞机包括GPS天线、GPS接收机和GPS转发器；其中，每个HALE无人驾驶飞机可被配置为接收来自对应的GPS卫星的GPS信号，并形成可重复接收GPS信号用于传输。在一些系统实施方案中，至少四个HALE无人驾驶飞机的每一个进一步可被配置为在规定的地理边界内发射该可重复接收的GPS信号。此外，在一些实施方案中，该组四个或更多个HALE飞机中的每一个HALE无人驾驶飞机被配置为以 一个或多个定位模式在第一规定的地面区域上的平流层中飞行。在一些系统实施方案中，该组四个或更多个HALE飞机中的每一个HALE无人驾驶飞机可被配置为以一个或多个定位模式在第二规定的地面区域上的平流层中重新定位和飞行。一些示例性系统实施方案可包括，每个HALE无人驾驶飞机被配置为在两个或更多个二十四小时周期内持续位于高空，并被配置为着陆进行再补给和/或修理，也就是，飞机和/或机载元件修理；以及然后回到平流层。实施方案包括通信禁用和/或被动监控禁用。例如，一种卫星传感器禁用方法，可包括Ca)部署第一高空长航时(HALE)无人驾驶飞机，该无人驾驶飞机包括卫星跟踪器和与该卫星跟踪器配合的可定向电磁(EM)辐射发射器；(b)通过该卫星跟踪器获取具有机载EM传感器的卫星；(c)通过该卫星跟踪器跟踪该获取的卫星；以及(d)通过该可定向EM辐射发射器向该跟踪的卫星发射禁用EM辐射。该示例性方法可进一步包括，在该第一HALE无人驾驶飞机发射步骤之前Ca)部署包含卫星跟踪器的第二 HALE无人驾驶飞机；(b)由该第一 HALE无人驾驶飞机向第二 HALE无人驾驶飞机发送该被跟踪卫星位置的信号；(c)通过该第二 HALE无人驾驶飞机的卫星跟踪器获取被该第一 HALE无人驾驶飞机跟踪的卫星；以及(d)通过该第二 HALE无人驾驶飞机的卫星跟踪器跟踪由该第一 HALE无人驾驶飞机跟踪的卫星。该方法可进一步包括，通过该第二 HALE无人驾驶飞机，该第二 HALE无人驾驶飞机向该第一 HALE无人驾驶飞机传输禁用评估。可选地，该示例性方法的第二 HALE无人驾驶飞机可进一步包括与该第二 HALE无人驾驶飞机的卫星跟踪器配合的可定向电磁(EM)辐射发射器。该方法可进一步包括，由该第二 HALE无人驾驶飞机的可定向EM辐射发射器基于禁用评估向该被跟踪的卫星发射禁用EM辐射，该禁用评估属于以下内容中的至少一个该第一 HALE无人驾驶飞机和该第二 HALE无人驾驶飞机。对于一些实施方案，该示例性方法的第一 HALE无人驾驶飞机的可定向EM辐射发射器可包括安装了转台的激光器。在一些实施方案中，该第一 HALE无人驾驶飞机的卫星跟踪器可包括提供与跟踪处理器通信的光电传感器的陀螺式稳定可伸缩平台。卫星传感器禁用系统实施方案可包括第一高空长航时(HALE)无人驾驶飞机，该无人驾驶飞机包括卫星跟踪器和与该卫星跟踪器配合的可定向电磁(EM)辐射发射器，其中，该卫星跟踪器可被配置为获取和跟踪具有机载EM传感器的卫星；以及，其中该可定向EM辐射发射器可被配置为向该被跟踪卫星的EM传感器发射禁用EM辐射。该系统实施方案可进一步包括，第二 HALE无人驾驶飞机，该无人驾驶飞机可包括卫星跟踪器，其中该第二 HALE无人驾驶飞机可被配置为通过由该第一 HALE无人驾驶飞机发送信号或通过地面站发送信号来接收该被跟踪卫星的位置；其中，该第二 HALE无人驾驶飞机的卫星跟踪器可被配置为获取由该第一 HALE无人驾驶飞机跟踪的卫星；以及，其中，该第二 HALE无人驾驶飞机的卫星跟踪器可进一步被配置为跟踪由该第一 HALE无人驾驶飞机跟踪的卫星。一些系统实施方案的第二 HALE无人驾驶飞机可进一步被配置为向该第一 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·奥斯卡·里奥斯，
申请(专利权)人：威罗门飞行公司，
类型：发明
国别省市：