特許 7475118 ＬＩＤＡＲのリターンに対するＤＶＥの影響を低減するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-18

(45)【発行日】2024-04-26

(54)【発明の名称】ＬＩＤＡＲのリターンに対するＤＶＥの影響を低減するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 17/95 20060101AFI20240419BHJP

   G02F 1/01 20060101ALI20240419BHJP

【ＦＩ】

G01S17/95

G02F1/01 D

【請求項の数】 12

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019147696

(22)【出願日】2019-08-09

(65)【公開番号】P2020042020

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2022-08-04

(31)【優先権主張番号】16/101,059

(32)【優先日】2018-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500461860

【氏名又は名称】オーロラ フライト サイエンシズ コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】チョイ， ジェウ

(72)【発明者】

【氏名】パデュアーノ， ジェームズ ディー．

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２６８０９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３２３９３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００３０５４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】高橋 徹 他，位相回復に用いるフーリエ反復法の改善，光学＝Japanese journal of optics:publication of the Optical Society of Japan，第32巻第1号，日本，日本光学会，2003年，第39-45頁

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／４８－７／５１

１７／００－１７／９５

Ｇ０２Ｆ １／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

悪視程環境（ＤＶＥ）下で運航する航空ビークル（１０２）用のＬＩＤＡＲシステム（１１０）であって、
デジタル信号プロセッサと、
コヒーレント光線を放射するように構成されたレーザ源（２０１）と、
前記デジタル信号プロセッサに連結され、前記コヒーレント光線を変調するように構成された空間光変調器であって、前記空間光変調器と標的物（１１４）との間に配置されたＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の干渉縞に対する位相共役光を生成するように構成された空間光変調器と、
前記空間光変調器からの前記コヒーレント光線を前記標的物（１１４）に向けるように構成された光学レンズ（２００）であって、前記コヒーレント光線は前記ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）に反射して散乱光子を生み出し、前記標的物（１１４）に反射して反射光子を生み出す、光学レンズ（２００）と、
前記散乱光子及び前記反射光子を収集する第２の光学レンズ（２００）と、
前記デジタル信号プロセッサに操作可能に連結され、前記散乱光子及び前記反射光子を検出するように構成された検出器アレイと、を備え、
前記デジタル信号プロセッサが、前記ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の現在の散乱特性を特定するため、前記標的物（１１４）がないことが分かっている距離から開始して、複数の共役光を繰り返して走査するように構成されている、ＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【請求項2】

前記複数の共役光を繰り返して走査するステップが、フィーナップの位相回復法を用いる、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【請求項3】

前記ＬＩＤＡＲシステム（１１０）が、走査のための所定の時間が推定距離における前記ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の無相関時間を超過するまで、連続してより長い推定距離でプローブするように構成されている、請求項１に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【請求項4】

前記レーザ源（２０１）が、光学フェーズドアレイ（２０２）を介して前記コヒーレント光線を放射するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【請求項5】

前記検出器アレイが、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）アレイである、請求項１から４のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【請求項6】

前記デジタル信号プロセッサは、前記航空ビークル（１０２）の飛行制御システムと通信するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【請求項7】

悪視程環境（ＤＶＥ）下で運航する航空ビークル（１０２）用のＬＩＤＡＲシステム（１１０）を操作する方法であって、
レーザ源（２０１）からコヒーレント光線を放射するステップと、
空間光変調器を介して前記コヒーレント光線を変調するステップであって、前記空間光変調器が、前記空間光変調器と標的物（１１４）との間に配置されたＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の干渉パターンに対する位相共役光を生成するように構成された、コヒーレント光線を変調するステップと、
前記空間光変調器からの前記コヒーレント光線を、光学レンズを介して前記標的物（１１４）に向けるステップであって、前記コヒーレント光線が前記ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）に反射して散乱光子を生み出し、前記標的物（１１４）に反射して反射光子を生み出す、前記コヒーレント光線を前記標的物（１１４）に向けるステップと、
第２の光学レンズ（２００）を介して前記散乱光子及び前記反射光子を収集するステップと、
検出器アレイを介して前記散乱光子及び前記反射光子を検出するステップと、
前記ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の現在の散乱特性を特定するため、前記標的物（１１４）がないことが分かっている距離から開始して、複数の共役光を繰り返して走査するステップとを含む、
方法。

【請求項8】

走査のための所定の時間が推定距離における前記ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の無相関時間を超過するまで、連続してより長い推定距離でプローブするステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記検出器アレイ及び前記空間光変調器が、それぞれデジタル信号プロセッサに連結されており、前記デジタル信号プロセッサが、前記航空ビークル（１０２）の飛行制御システムと通信するように構成されている、請求項７または８に記載の方法。

【請求項10】

前記デジタル信号プロセッサを介して前記ＬＩＤＡＲシステム（１１０）から受信したデータに応じて、着陸ゾーンを特定するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記光学レンズ（２００）が、参照光を生成するビームスプリッタを含む方法であって、前記方法が、前記参照光を前記散乱光子または前記反射光子と比較するステップをさらに含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記航空ビークル（１０２）が前記ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）を通って航行する際に、前記航空ビークル（１０２）の位置と姿勢を追尾するステップをさらに含む、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

諸態様は独立請求項に規定されており、諸態様のオプションの特徴は、従属請求項に規定されている。

【0002】

本開示は、飛行制御のためのシステム、方法、及び機器の分野に関し、具体的には、悪視程環境（ＤＶＥ）における飛行中の、地形または障害物の感知のためのシステム、方法、及び機器に関する。一態様においては、本開示は、空間光変調器（ＳＬＭ）付きのＬＩＤＡＲを適用して、放射光プロファイルをＤＶＥからの後方散乱に適合的にマッチさせ、それによって、対象の地形または障害物からの信号リターンを改善し、ＤＶＥにおけるより長距離の検出を可能にするための、新たで新規なシステム及び方法について記載している。

【背景技術】

【0003】

時として「ｌｉｄａｒ」「ＬｉＤＡＲ」または「レーザスキャナ」と呼ばれるＬＩＤＡＲは、「光（ｌｉｇｈｔ）」と「レーダー（ｒａｄａｒ）」という語の組み合わせであるが、「光検出と測距（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）」または「光画像、検出、及び測距（Ｌｉｇｈｔ Ｉｍａｇｉｎｇ， Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ， ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）」のアクロニムであるとも考えられ得る。ＬＩＤＡＲは、概して、レーザ光線が標的物に向けられており、この標的物までの距離を特定するためにレーザ光線の反射リターンが測定される、測距技法を指す。レーザ光線を走査することによって、リターンが、環境の正確な３Ｄモデルへと取りまとめられ得る。ＬＩＤＡＲは、将来的な利用（例えばマップ作成）の目的で地形の正確な３Ｄマップを生成するためと、衝突回避のためにリアルタイムで地形及び物体を検出するための、両方の点で航空分野において有用である。

【0004】

対象の物体は、レーザ光線といったコヒーレントな光線の反射体として比較的良好ではなく、したがって、ＬＩＤＡＲ計器への光のリターンは、しばしば「後方散乱」と呼ばれる、散乱した反射の形態を採り得る。ＬＩＤＡＲ計器の検出器へと戻る散乱光は、標的物からのリターンを表す。澄んだ空気は固体表面と比べるとレーザ光をずっと少ししか散乱させないので、後方散乱エネルギーのピークの到着時刻は、ＬＩＤＡＲが向けられた標的物までの距離を特定するのに用いられ得る。（標的物に向かう途中であれ標的物から戻る途中であれ）典型的には空気中の分子との相互作用によって反射するために真っ直ぐではない経路をたどる光は、標的物への直接経路の応答と干渉する。それにもかかわらず、澄んだ空気中ではＬＩＤＡＲは非常に良好に機能し、比較的長距離からの、地表の高解像度画像を生成するのに用いられ得る。

【0005】

しかし、空気または「媒質」が、使用されるレーザの周波数において光をさらに散乱させる傾向がある煙、水、埃などの分子といったさらなる媒質を含有しているときには、ＬＩＤＡＲの正確性は低下する。このように、悪視程環境（ＤＶＥ）を生じさせる、雨や埃、重度の汚染または霧といった条件もまた、ＬＩＤＡＲの有効距離を著しく低下させる。なぜならば、媒質からの後方散乱が標的物によって反射された光子と区別できなくなる地点まで、ＤＶＥ下にある距離の長さに伴って、後方散乱するリターンの背景強度が急速に増大するからである。これは、レーザ光線が媒質を通って往復することで、背景の後方散乱が大きく増大するのと標的物によって反射され得るレーザ照射の量が大きく低減するのと、どちらの理由にもよる。ＤＶＥ中に着陸しなければならない自律航空ビークルの操縦、またはＤＶＥ状況における操縦士の視覚の補助といったリアルタイムのシナリオでは、こうした機能の喪失は、ＤＶＥ環境における運航の持続に対する障害となる。

【0006】

このように、ＤＶＥを克服するためのＬＩＤＡＲの現行の技法で達成できるよりも、より良い物体検出と解像度をもって、ＤＶＥ環境下で稼働し続ける、ＬＩＤＡＲシステムの必要性が存在している。

【発明の概要】

【0007】

本開示は、特に、雨、灯火管制、低照度、及びこれらと同様の条件下といったＤＶＥ下におけるより高い任務遂行能力を可能にする、悪視程環境下における光集束（ＬＩＦＴ－ＤＶＥ）のＬＩＤＡＲシステムについて記載している。例えば、ＬＩＤＡＲシステムは、ＤＶＥ内で散乱を起こす媒質の衝撃を低下させ、ＤＶＥ内においてまたはＤＶＥを越えて標的物の視覚化を可能にするために、放射されたレーザ波面を補正する、空間光変調器（ＳＬＭ）を、光源において含んでいてよい。

【0008】

第１の態様によると、悪視程環境（ＤＶＥ）下で運航する航空ビークル用のＬＩＤＡＲシステムは、コヒーレント光線を放射するように構成されたレーザ源と、当該コヒーレント光線を変調するための空間光変調器であって、当該空間光変調器と標的物との間に配置されたＤＶＥ媒質の干渉パターンに対する位相共役光を発生させるように構成された空間光変調器と、空間光変調器からの当該コヒーレント光線をフィルタリングする光学レンズであって、コヒーレント光線を標的物に向けるように構成されており、コヒーレント光線はＤＶＥ媒質に反射して散乱光子を生み出し、標的物に反射して反射光子を生み出す、光学レンズと、散乱光子及び反射光子を収集する第２の光学レンズと、散乱光子及び反射光子を検出する検出器アレイとを備える。

【0009】

ある態様では、ＬＩＤＡＲシステムは、当該ＤＶＥ媒質の現在の散乱特性を特定するため、複数の共役光を繰り返して走査するように構成されている。

【0010】

ある態様では、ＬＩＤＡＲは、当該ＤＶＥ媒質の現在の散乱状態を特定するため、あらゆる可能な共役光を繰り返して走査する。

【0011】

ある態様では、複数の共役光を繰り返して走査するステップは、フィーナップ（Ｆｉｅｎｕｐ）再構成技法を用いる。

【0012】

ある態様では、ＬＩＤＡＲシステムは、走査のための所定の時間が推定距離における当該ＤＶＥ媒質の脱相関時間を超過するまで、連続してより長い推定距離でプローブするように構成されている。

【0013】

ある態様では、レーザ源は、光学フェーズドアレイを介してコヒーレント光線を放射するように構成されている。

【0014】

ある態様では、検出器アレイは、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）アレイである。

【0015】

ある態様では、検出器アレイ及び空間光変調器は、それぞれデジタル信号プロセッサに操作可能に連結されており、このデジタル信号プロセッサは、航空ビークルの飛行制御システムと通信するように構成されている。

【0016】

ある態様では、飛行制御システムは、デジタル信号プロセッサを介してＬＩＤＡＲシステムから受信したデータに応じて、着陸ゾーンを特定するように構成されている。

【0017】

ある態様では、光学レンズは、散乱光子または反射光子の比較の対象となり得る参照光を生成する、ビームスプリッタを含む。

【0018】

ある態様では、デジタル信号プロセッサは、航空ビークルがＤＶＥ媒質を通って航行する際に、この航空ビークルの位置と姿勢を追尾するように構成されている。

【0019】

ある態様では、デジタル信号プロセッサは、少なくとも部分的に、飛行制御システムから受信した情報に基づいて、位置と姿勢を追尾するように構成されている。

【0020】

第２の態様によると、悪視程環境（ＤＶＥ）下で運航する航空ビークル用のＬＩＤＡＲシステムを操作する方法は、レーザ源からコヒーレント光線を放射するステップと、空間光変調器を介して当該コヒーレント光線を変調するステップであって、当該空間光変調器が、当該空間光変調器と標的物との間に配置されたＤＶＥ媒質の干渉パターンに対する位相共役光を発生させるように構成された、コヒーレント光線を変調するステップと、光学レンズを介して空間光変調器からの当該コヒーレント光線をフィルタリングするステップと、コヒーレント光線を標的物に向けるステップであって、コヒーレント光線がＤＶＥ媒質に反射して散乱光子を生み出し、標的物に反射して反射光子を生み出す、コヒーレント光線を標的物に向けるステップと、第２の光学レンズを介して散乱光子及び反射光子を収集するステップと、検出器アレイを介して散乱光子及び反射光子を検出するステップとを含む。

【0021】

ある態様では、方法は、当該ＤＶＥ媒質の現在の散乱特性を特定するため、複数の共役光を繰り返して走査するステップをさらに含む。

【0022】

ある態様では、方法は、当該ＤＶＥ媒質の現在の散乱特性を特定するため、あらゆる可能な共役光を繰り返して走査するステップをさらに含む。

【0023】

ある態様では、複数の共役光を繰り返して走査するステップは、フィーナップ（Ｆｉｅｎｕｐ）再構成技法を用いる。

【0024】

ある態様では、方法は、走査のための所定の時間が推定距離における当該ＤＶＥ媒質の脱相関時間を超過するまで、連続してより長い推定距離でプローブするステップをさらに含む。

【0025】

ある態様では、レーザ源は、光学フェーズドアレイを介してコヒーレント光線を放射するように構成されている。

【0026】

ある態様では、検出器アレイは、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）アレイである。

【0027】

ある態様では、検出器アレイ及び空間光変調器は、それぞれデジタル信号プロセッサに操作可能に連結されており、このデジタル信号プロセッサは、航空ビークルの飛行制御システムと通信するように構成されている。

【0028】

ある態様では、方法は、デジタル信号プロセッサを介してＬＩＤＡＲシステムから受信したデータに応じて、着陸ゾーンを特定するステップをさらに含む。

【0029】

ある態様では、光学レンズは、参照光を生成するビームスプリッタを含んでおり、方法は、参照光を散乱光子または反射光子と比較するステップをさらに含む。

【0030】

ある態様では、方法は、航空ビークルがＤＶＥ媒質を通って航行する際に、航空ビークルの位置と姿勢を追尾するステップをさらに含む。

【0031】

ある態様では、位置と姿勢の追尾は、少なくとも部分的に、飛行制御システムから受信した情報に基づいている。

【0032】

第３の態様によると、悪視程環境（ＤＶＥ）下で運航する航空ビークル用のＬＩＤＡＲシステムは、デジタル信号プロセッサと、コヒーレント光線を放射するように構成されたレーザ源と、デジタル信号プロセッサに操作可能に連結され且つ当該コヒーレント光線を変調するように構成された空間光変調器であって、当該空間光変調器と標的物との間に配置されたＤＶＥ媒質の干渉パターンに対する位相共役光を発生させるように構成されており、ＬＩＤＡＲシステムが、コヒーレント光線を標的物に向けるように構成されており、それによってコヒーレント光線がＤＶＥ媒質に反射して散乱光子を生み出し、標的物に反射して反射光子を生み出す、空間光変調器と、デジタル信号プロセッサに操作可能に連結され且つ散乱光子及び反射光子を検出するように構成された検出器アレイであって、航空ビークルがＤＶＥ媒質を通って航行する際に、デジタル信号プロセッサが航空ビークルの位置と姿勢を追尾するように構成されている、検出器アレイと、を備える。

【0033】

ある態様では、デジタル信号プロセッサは、航空ビークルの飛行制御システムと通信するように構成されている。

【0034】

ある態様では、デジタル信号プロセッサは、少なくとも部分的に、飛行制御システムから受信した情報に基づいて、位置と姿勢を追尾するように構成されている。

【0035】

ある態様では、ＬＩＤＡＲシステムは、当該ＤＶＥ媒質の現在の散乱状態を特定するため、複数の共役光を繰り返して走査するように構成されている。

【0036】

ある態様では、ＬＩＤＡＲは、当該ＤＶＥ媒質の現在の散乱状態を特定するため、あらゆる可能な共役光を繰り返して走査する。

【0037】

ある態様では、複数の共役光を繰り返して走査する工程は、フィーナップ（Ｆｉｅｎｕｐ）再構成技法を用いる。

【0038】

ある態様では、ＬＩＤＡＲシステムは、走査のための所定の時間が推定距離における当該ＤＶＥ媒質の脱相関時間を超過するまで、連続してより長い推定距離でプローブするように構成されている。

【0039】

ある態様では、レーザ源は、光学フェーズドアレイを介してコヒーレント光線を放射するように構成されている。

【0040】

ある態様では、検出器アレイは、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）アレイである。

【0041】

ある態様では、飛行制御システムは、デジタル信号プロセッサを介してＬＩＤＡＲシステムから受信したデータに応じて、着陸ゾーンを特定するように構成されている。

【0042】

本開示のこれらの及びその他の利点は、以下の説明及び添付の図面を参照することによって、容易に理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】ＬＩＤＡＲシステムを装備した航空ビークルを有する航空システムを示す。

【図2a】例示のＬＩＤＡＲシステム用の、例示の光学経路を示す。

【図2b】例示のＬＩＤＡＲシステム用のシステム構成のブロック図を示す。

【図3】耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム用の例示の操作方法のフロー図を示す。

【図4】図４は、航空ビークルの状態推定を特定するためのブロック図を示す。

【図5】フィーナップ再構成を実施する例示のブロック図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0044】

本発明の好適な実施形態を、添付の図面に関連して以下で説明する。図面における構成要素は必ずしも正確な縮尺で描かれておらず、むしろ本実施形態の原理を明確に説明することに重点が置かれている。例えば、ある要素のサイズは、説明を簡明かつ簡便にするため、誇張されていてよい。さらに、図面全体を通して、同一または同様の部品を指すのに、可能な限り同じ参照番号が使用されている。以下の記載では、周知の機能または構造は、不必要な詳細によって本発明を不明瞭にしかねないため、詳細には記載されない。本明細書中のいかなる文言も、特許請求されていない全ての要素が本実施形態の実施にとって必須であることを表すと解釈すべきではない。本開示に関しては、以下の用語及び定義を用いる。

【0045】

本明細書で使用する場合、ある値（または値の範囲）を修飾または表現する際の「約」及び「およそ」という文言は、その値または値の範囲に合理的に近接していることを意味する。したがって、本明細書に記載の実施形態は、記載された値及び値の範囲のみに限定されず、合理的な範囲で実際に可能なずれを含むものである。本明細書で使用する場合、回路または装置は、その回路または装置がある機能を実施するのに必要なハードウェア及び（必要な場合には）コードを備えているときにはいつも、その機能の実施が（例えばユーザが行うことができる設定によって）無効にされているか有効にされているかに関わらず、その機能を実施するために「操作可能」である。

【0046】

本明細書で使用する場合、「航空ビークル」という用語と「航空機」という用語は、限定しないが、従来型の滑走路の離着陸が可能な航空機と、垂直離着陸が可能な（「ＶＴＯＬ」）航空機との両方を含む、飛行可能な機械を指す。ＶＴＯＬ航空機は、固定翼航空機（例えばハリアージェット）、回転翼機（例えばヘリコプタ）、及び／または、ティルトローター／ティルトウイング航空機を含み得る。

【0047】

本明細書で使用する場合、「及び／または」とは、「及び／または」で接続されたリスト中の項目のうちの１つ以上を意味する。一例として、「ｘ及び／またはｙ」とは、要素が３個の集合｛（ｘ）、（ｙ）、（ｘ、ｙ）｝のうちの任意の要素を意味する。言い換えれば、「ｘ及び／またはｙ」は、「ｘ及びｙのうちの１つまたは両方」を意味する。別の例として、「ｘ、ｙ及び／またはｚ」とは、要素が７個の集合｛（ｘ）、（ｙ）、（ｚ）、（ｘ、ｙ）、（ｘ、ｚ）、（ｙ、ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）｝のうちの任意の要素を意味する。言い換えれば、「ｘ、ｙ及び／またはｚ」は、「ｘ、ｙ及びｚのうちの１つ以上」を意味する。本明細書で使用する場合、「例示的な」とは、非限定的な実施例、事例、または例示の役割を果たすことを意味する。本明細書で使用する場合、「例えば（ｅ．ｇ．，及びｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」は、１つ以上の非限定的な実施例、事例、または例示のリストを開始するものである。

【0048】

本明細書で使用する場合、「回路（ｃｉｒｃｕｉｔｓ及びｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）」とは、物理的な電子構成要素（即ちハードウェア）並びに、ハードウェアの設定を行うことができるか、ハードウェアによって実行されることができるか、または別様にハードウェアに関連付けられていることができる、任意のソフトウェア及び／またはファームウェア（コード）を指す。例えば、本明細書で使用する場合、特定のプロセッサ及びメモリは、コードの１つ以上の行の第１のセットを実行するときには第１の「回路」を備えていてよく、コードの１つ以上の行の第２のセットを実行するときには第２の「回路」を備えていてよい。

【0049】

本明細書で使用する場合、「通信する」及び「通信している」という用語は、（１）データを起点から終点まで送信もしくは別様に伝達すること、及び／または（２）終点に伝達するために、通信用の媒体、システム、チャネル、ネットワーク、装置、配線、ケーブル、ファイバー、回路、及び／またはリンクへとデータを送達することを指す。

【0050】

本明細書で使用する場合、「連結された」「～に連結された」及び「～と連結された」という用語は、（ｉ）直接、または１つ以上の他の装置、機器、ファイル、回路、要素、機能、操作、処理、プログラム、媒体、構成要素、ネットワーク、システム、サブシステム、もしくは手段を通じた接続、（ｉｉ）直接、または１つ以上の他の装置、機器、ファイル、回路、要素、機能、操作、処理、プログラム、媒体、構成要素、ネットワーク、システム、サブシステム、もしくは手段を通じた通信関係、及び／または、（ｉｉｉ）装置、機器、ファイル、回路、要素、機能、操作、処理、プログラム、媒体、構成要素、ネットワーク、システム、サブシステム、もしくは手段のうちの１つ以上の操作が、これらのうちの任意の１つ以上の他のものの操作に全面的または部分的に依存する、機能的関係、のうちの任意の１つ以上からなる、２つ以上の装置、機器、ファイル、回路、要素、機能、操作、処理、プログラム、媒体、構成要素、ネットワーク、システム、サブシステム、及び／または手段の間の関係を、それぞれ意味する。

【0051】

本明細書で使用する場合、「データベース」という用語は、関連データの組織化された一群を意味するものであり、データまたはその組織化された一群が表されている態様は問わない。例えば、関連データの組織化された一群は、テーブル、マップ、グリッド、パケット、データグラム、フレーム、ファイル、電子メール、メッセージ、ドキュメント、レポート、リスト、または任意の他の形式で表現されるデータのうちの１つ以上の形式であってよい。

【0052】

本明細書で使用する場合、「ネットワーク」という用語は、インターネットを含む、あらゆる種類のネットワークとインターネットワークの両方を含み、特定のネットワーク及びインターネットワークには何ら限定されない。

【0053】

本明細書で使用する場合、「プロセッサ」という用語は、ハードウェア、具体的に実施されたソフトウェア、またはその両方のいずれであるかに関わらず、且つプログラム可能であるか否かに関わらず、処理用の装置、機器、プログラム、回路、構成要素、システム、及びサブシステムを意味する。本明細書で使用する場合、「プロセッサ」という単語は、限定しないが、１つ以上の計算装置、配線回路、信号改変装置及びシステム、システム制御用の装置及び機械、中央処理装置、プログラム可能装置及びシステム、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路、システムオンチップ、個別素子及び／または回路を備えたシステム、状態機械、仮想機械、データプロセッサ、処理設備、並びにこれらの任意の組み合わせを含む。

【0054】

図１を参照すると、開示されている耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０といったＬＩＤＡＲシステムは、航空ビークル１０２を航行させて１つ以上の標的物１１４（例えば標的物１１４ａ、１１４ｂ）を特定するために使用されてよい。ＤＶＥにおけるＬＩＤＡＲシステムの正確性を向上させることで、航空ビークルの運航の安全性及び正確性が向上する。既存のＬＩＤＡＲシステムは、ＤＶＥ媒質１１２（例えば散乱媒質または散乱体）によって後方散乱された反射リターン１１８を受けたときに、自らの受信器を飽和させる可能性があり、それによってＬＩＤＡＲシステムの精度は低下し、その一方で航空ビークル１０２の制御及び／または航行は困難になる。例えば、従来型のＬＩＤＡＲシステムが、レーザ光線１１６（または別のコヒーレント光線）を代わりの接地ゾーン１０８に向けたとすると、ＤＶＥ媒質１１２は、反射リターン１１８を不正確にし得る及び／または検出させなくし得る、反射リターン１１８の後方散乱を起こす結果となったであろう。ＤＶＥ媒質１１２は、例えば、雨、埃、重度の汚染、霧などであり得る。従来型のＬＩＤＡＲシステムは、適応ゲイン制御を実施して、認識した標的物のリターンを最大化する一方で、後方散乱のリターンに適用されたゲインを最小化することによって、ＤＶＥ媒質１１２からのこの後方散乱に対処（またはそれを別様に軽減）しようと試みるものである。しかし、この適応ゲイン制御を、着陸や衝突回避といった飛行の重大状況においてＬＩＤＡＲシステムの効果的な使用を可能にするためにリアルタイムで遂行することは、困難である。

【0055】

リアルタイムの動作を提供するために、ＬＩＤＡＲシステムは、「悪視程環境下における光集束（ＬＩＦＴ－ＤＶＥ）システム」及び／または耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０を生み出すための機能を含んでいてよく、それによって、より自律性が向上した及び／またはより制御された運航が可能になり得る。耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、とりわけ、ＤＶＥ媒質１１２及び／または他の障害物によってＬＩＤＡＲ検出器上に生じる、反射リターン１１８の後方散乱からのノイズのレベルを軽減することによって、自らのＬＩＤＡＲ構成要素（例えば検出器）に対するＤＶＥの影響を軽減する。概して言うと、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、自動的にＤＶＥを克服するＬＩＤＡＲ補正を行うように設計されている。ＤＶＥに対する補償をすることによって、自律飛行ビークルの運航エンベロープを拡張することが可能になる一方、非自律型ビークルの操縦者は、周辺に関するセンサ情報をより良く取得することが可能になる。耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、航空ビークル１０２が地上の標的物１１４を追尾している着陸シナリオにおいて特に有利であるが、全飛行局面用（特にＤＶＥ条件下における物体または地形の回避を必要とする飛行経路）に構成されていてよく、全飛行局面に対して適用されてよい。

【0056】

耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、標的物１１４からの後方散乱の検出とＤＶＥ媒質１１２から検出された後方散乱とに少なくとも部分的に基づいて、伝送されたレーザ光線１１６を変更または補正する、空間光変調器（ＳＬＭ）付きのＬＩＤＡＲを提供する。即ち、ＳＬＭは、ＤＶＥ媒質１１２からの後方散乱と標的物１１４からの後方散乱とを別々に特性評価することによって、予期されるＤＶＥからの後方散乱リターンを相殺するように、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０で微調整することができる。稼働中、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、ＤＶＥ媒質１１２と標的物１１４の両方からリターンしたＬＩＤＡＲ信号を検出するために、センサ（例えば、ＬＩＤＡＲ検出器）を使用する。次に、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、後方散乱の影響を最小化するためにレーザ光線１１６に適用し得る、波面補正を決定する。この情報に基づいて、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、レーザ光線１１６のプロファイル（例えば波面）を変更または改変して、地上のリターンを最大化する一方で後方散乱を最小化するために、空間光変調器（ＳＬＭ）を使用する。耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、連続的に（例えば、動的に、リアルタイムまたは準リアルタイムで）、散乱媒質の透過行列（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍａｔｒｉｘ）を更新し、位相反転を実施し、条件の変化につれて標的物のリターンを最大化するための更新を行ってよい。

【0057】

耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、ＤＶＥ条件の間のパフォーマンスを向上するために自律航空ビークル１０２内もしくは自律航空ビークル１０２上に設置されていてよいか、または搭乗員の視程を向上するために有人航空ビークル１０２（例えば搭乗員付き航空機）内または有人航空ビークル１０２上に設置されていてよい。耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、センサパッケージ（例えば、センサペイロード／センサスイート。これらがプロセッサ及び／または他の補助的ハードウェアをさらに含んでいてもよい）として航空ビークル１０２と一体化されていてよい。耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０及び／またはセンサパッケージは、例えば、ＬＩＤＡＲシステムで標的物１１４に狙いをつける／ＬＩＤＡＲシステムを標的物１１４に向けるように構成されたジンバルまたは他の構造物を介して、航空ビークル１０２に可動式に連結されていてよい。稼働中、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、レーザ光線１１６または別のコヒーレント光線で標的物１１４に狙いをつけ、反射リターン１１８を測定して耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０と標的物１１４との間の距離を特定する。航空ビークル１０２は、ＶＴＯＬ式航空ビークル（例えばヘリコプタ－）であるとして示されているが、航空ビークル１０２は、例えば固定翼式航空機といった、異なる構成であってもよい。

【0058】

標的物１１４は、脅威、障害物、及び／または、航空機１０２が着陸ゾーン１０４内で着陸すべき接地ゾーン（例えば、主要接地ゾーン１０６、代替接地ゾーン１０８、または適切な接地ゾーンを求めて走査する不特定のエリアなど）であってよい。この接地ゾーンは、整備済みの接地ゾーン（例えば滑走路、ヘリパッドなど）であると、未整備の接地ゾーン（例えば自然の地形または地面、野原、水域など）であるとを問わない。例えば、航空ビークル１０２は、運航中、少なくとも部分的に耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０からの情報に基づいて、脅威及び障害物（例えば植生、地形、建物など）をうまく切り抜けて航行しながら、同時に未整備の接地ゾーンを自律的に検出して着陸を実行してよい。言い換えれば、（耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０を介して行う）ＬＩＤＡＲの走査は、適切な接地ゾーン１０６、１０８を特定するため、物体／障害物を検出するため、地形を調査するため、マッピングするため、自律飛行のため、物体検出／追尾などのために、地面（または他の地形）を調査するのに用いられてよい。例えば、ＬＩＤＡＲの走査をしている間、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、レーザ光線１１６で標的物１１４ａ（即ち接地ゾーン１０６）に狙いをつけてよく、妨害されない反射リターン１１８を受信してよい。この反射リターン１１８は、接地ゾーン１０６を評価するのに使用されてよい。代わりに、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、レーザ光線１１６でＤＶＥ媒質１１２を通って標的物１１４ｂ（即ち代わりの接地ゾーン１０８）に狙いをつけてもよく、妨害された反射リターン１１８を受信してもよい。この反射リターン１１８は、本明細書で開示されているＬＩＦＴ－ＤＶＥシステム及び／または関連した技法を用いて処理されてよい。

【0059】

図２ａは、ＤＶＥ下においてより長い距離を提供するための、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０用の光学システム２００の、例示的な光学経路を示す。レーザ光線１１６をＤＶＥ媒質１１２を通って標的物１１４に向けて伝送し、反射リターン１１８として戻すため、光学システム２００は、概して、レーザ光源２０１、光学フェーズドアレイ（ＯＰＡ）２０２、第１の光学素子２０４、ＳＬＭ２０６、第２の光学素子２０８、第３の光学素子２１０、及び単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）アレイ２１２を含んでいる。第１の光学素子２０４、第２の光学素子２０８、及び第３の光学素子２１０のそれぞれは、これらを通過する光線を集束させ、調節し、分光し、及び／または別様に操作するための、１つ以上のレンズを備えていてよい。例示的な一実施形態では、レーザ光源２０１及びＯＰＡ２０２は、光学的ＳＬＭ２０６によって改変され得るレーザ光線１１６を生成する。例えば、ＳＬＭ２０６は、ＤＶＥ媒質１１２を補正する及び／または明らかにするために、レーザ光線１１６のプロファイルを改変し得る。ＤＶＥ媒質１１２を補正する及び／または明らかにするため、ＳＬＭ２０６における位相変調は、ＤＶＥ媒質１１２に起因する、検出器（例えばＳＰＡＤアレイ２１２）が受容した光子のエネルギーと関係づけられている。後方散乱しているＤＶＥからのエネルギーが受容されると、ＳＬＭ２０６が、ＤＶＥ媒質１１２からのＤＶＥ後方散乱が最小になる点まで、レーザ光線１１６の改変を行う。

【0060】

光学システム２００の左上からスタートすると、ＯＰＡ２０２は、レーザ光線１１６ａを出力する。このレーザ光線１１６ａは第１の光学素子２０４によってフィルタリングされ、フィルタリング済みレーザ光線１１６ｂが生み出される。バイナリスイッチング要素の行列によって規定された一連のパターンでフィルタリング済みレーザ光線１１６ｂを変調させ、それによって変調済みレーザ光線１１６ｃを生み出すために、ＳＬＭ２０６が使用される。ＬＩＤＡＲに空間光変調器（ＳＬＭ）を加えることによって、ＬＩＤＡＲシステム１１０が放射された光のプロファイルを精密に微調整し、それによって媒質からの後方散乱を相殺することが可能になる。光センサが放射器と同一場所に配置されているため、散乱媒質は、２次元行列Ｍとしてモデリングされ得る。ＳＬＭ２０６を繰り返して変調することによって、散乱行列Ｍを決定することができ、ＳＬＭ２０６は、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）と同様に、干渉特性を用いて、ＬＩＤＡＲにおける媒質の後方散乱要素の位相共役にＤＶＥ内の特定の焦点距離を与えるモードへと、放射光を改変することができる。

【0061】

第２の光学素子２０８は、変調済みレーザ光線１１６ｃをフィルタリングして、フィルタリング済みの変調済みレーザ光１１６ｄを生み出す。この時点で、フィルタリング済みの変調済みレーザ光１１６ｄは、ＬＩＤＡＲユニットから出てＤＶＥ媒質１１２に入る。ＤＶＥ媒質１１２は、例えば、レーザ光線１１６（例えばフィルタリング済みの変調済みレーザ光線１１６ｄ）が反射リターン１１８として第３の光学素子２１０に戻る前にレーザ光線１１６に散乱を生じさせる、空気と散乱要素（例えば分子、粒子など）の混合物を含んでいてよい。ＤＶＥ媒質１１２の存在下においてさえ、伝送されたレーザ光線１１６（例えばフィルタリング済みの変調済みレーザ光線１１６ｄ）のごく少量は、標的物１１４に到達してリターン光線１１８ａとして第３の光学素子２１０に戻るであろう。リターン光線１１８ａは、第３の光学素子２１０を通り、反射リターン１１８ｂとして検出器（例えばＳＰＡＤアレイ２１２）まで到達する。

【0062】

図２ｂは、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０の、例示の航空ビークル１０２の他の構成要素に関連したブロック図を示す。示されるように、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０の様々な構成要素は、航空機のシステムもしくは別のコンピュータシステムに接続されているか、またはそれらと一体化されていてよい。例えば、ＬＩＤＡＲシステム１１０は、直接であると間接であるとを問わず、飛行制御システム２２０、１つ以上の操縦メカニズム２２２、電源２２４、ＩＳＲペイロード２２６、通信装置２２８などと、操作可能に連結されていてよい。

【0063】

耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、リモートのプロセッサであれローカルのプロセッサであれ、プロセッサと操作可能に連結されていてよい。例えば、ＯＰＡ２０２、ＳＬＭ２０６、及びＳＰＡＤアレイ２１２は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１４と操作可能に連結されていてよい。次に、ＤＳＰ２１４は、メモリ装置２１８及びユーザインターフェース２１６、並びに飛行制御システム２２０といった他のシステムと、操作可能に連結されていてよい。稼働中、ＤＳＰ２１４は、リターンされたＬＩＤＡＲ信号と後方散乱とを特定するため、反射リターン１１８と関連づけられたＳＰＡＤアレイ２１２から受信したデータを解釈する。次に、ＤＳＰ２１４は、検出したＤＶＥの後方散乱を低減するため、ＳＬＭ２０６を最適化する。

【0064】

レーザ光源２０１は、ＯＰＡ２０２を介してレーザ光線１１６を放射する、ＬＩＤＡＲ用途で使用するのに有用な、従来型のレーザ源であってよい。レーザ光線１１６は、ＤＳＰ２１４の制御下で、規則的な制御された間隔で、パルス化されていてよい。ＤＳＰ２１４は、ＤＳＰ２１４からのデジタル制御の下で、制御可能なバイナリ要素のＮ×Ｍの散乱行列の干渉パターンを作り出すために使用され得る、ＳＬＭ２０６もまた制御してよい。ＳＬＭ２０６とパルス状レーザ光線１１６の組み合わせは、位相共役光であって、ＤＶＥ媒質１１２からの後方散乱パターンを相殺するであろうが、ＤＶＥ媒質１１２が相関を失うかまたは変化するよりも前に、相殺を行う位相共役光を所与の目標の深さに関して発見することができ且つこのプロセスが繰り返されるほど十分に速く、可能な共役光の組を通じて繰り返して生成され得る、位相共役光を生成するのに十分な高解像度を提供するはずである。

【0065】

より多数のさらなる光子が、標的物１１４に到達したあとＳＰＡＤアレイ２１２に到達するであろうが、それはＤＶＥ媒質１１２によって散乱した状態で、である。ＤＶＥ下では、受容される大多数の光子は、ＤＶＥ媒質１１２によって散乱させられた後、標的物１１４に到達しないであろう。利用可能な変調領域全体にわたってＳＬＭ２０６を走査することによって、所与の焦点深度において標的物１１４に直接反射された光子を離れる、ＤＶＥ媒質１１２が生成する後方散乱の、最適な位相共役光が得られるであろう。ただしこれは、標的物１１４が所与の焦点深度に存在し、ＤＶＥ媒質１１２内の移動粒子が、ＳＬＭ２０６が走査を完了する前に最適なＳＬＭ変調との相関関係を失わない場合である。ピークを検出することが可能であり、直接経路の光子の焦点深度において標的物１１４を発見することと、このピークとを関連付けることが可能である。このピークの検出は、周辺エリアにわたる当該深度において繰り返すことができ、標的の地点の周囲で対象エリアの範囲が拡大される。

【0066】

耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、ビークルが散乱媒質を通って移動し背景内の物体を検出する際に、ビークルの位置及び姿勢を追尾する方法を採用し得る。ＤＶＥ媒質１１２内にある放射器と検出器のペアからの特定の距離において、標的の後方散乱が全く検出されなかった場合、このプロセスは、複数の距離まで、及び耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０のサンプリングレートの限界まで、繰り返すことができる。このプロセスによって、ＬＩＤＡＲが、ＤＶＥ内で現在可能なよりも長い距離から標的物を検出することが可能になっている。航空ビークル１０２がＤＶＥ媒質１１２内を通って移動する際、散乱層が剥離されて、残った散乱媒質と新たな散乱行列Ｍ’が明らかになる。一態様では、ＳＬＭ２０６にとって適切な解像度は、例えば、少なくとも４１６０×２４６４であってよい。これは、１．５ミクロンの波長のパルス状のレーザと、発光素子の間であってよい。この繰り返しは、フィーナップ再構成や機械学習ベースの非線形光線伝播法といったアルゴリズムを使用しているが、図４及び図５に関連して説明されるとおり、ソフトウェアのアルゴリズム中にビークルの位置と姿勢をさらに含む、埋め込みプラットフォーム上で実施され得る。脱相関時間は、ＤＶＥ媒質１１２の不透明度と、貫通しようとするＤＶＥ媒質１１２を通る総距離とに依存する。ＳＰＡＤアレイ２１２は、検出器の役割を果たし、埋め込みプラットフォーム（例えばＤＳＰ２１４）内に情報を供給する。埋め込みプラットフォームは、逆伝播を計算し、ＳＬＭ２０６上の位相プロファイルを修正する。

【0067】

光学素子２０４は、ＯＰＡ２０２からのレーザ光線１１６の集束と相関を補助する。光学素子２０４は、リターンした反射光（例えば反射リターン１１８）の比較の対象となり得る参照光を生成するビームスプリッタを含んでいてよい。光学素子２０８は、ＳＬＭ２０６からのレーザ光線１１６を導き、ＤＶＥ媒質１１２内へと集束させる。求めている標的物１１４は、このＤＶＥ媒質１１２内（またはそれを越えた位置）の、未知の距離にある。

【0068】

標的物１１４とＤＶＥ媒質１１２で反射した光子は、集められた光エネルギーをＳＰＡＤアレイ２１２へと導く集束用光学素子２１０を通って、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０へと戻る。ＤＳＰ２１４は、ＳＬＭ２０６の現在の状態を考慮に入れてＳＰＡＤアレイ２１２から受信した信号を処理し、ＤＶＥ媒質１１２の散乱特性を持った共役光が成功裏に実現されたかどうかを判定するため、標的物１１４までの一連の企図された距離内を走査する。このＤＶＥ媒質１１２の散乱特性を持った共役光の成功は、標的物１１４が突き止められたかまたは特定されたかどうかの判定を可能にするものである。伝送された光線と、その結果生じて検出されたパターンとの共役に関するアルゴリズムを記憶するのに、ＤＳＰ２１４と操作可能に連結されたメモリ装置２１８が使用されてよい。ある態様では、このアルゴリズムは、ビークルの位置及び態勢を、散乱行列Ｍの連続的な決定に組み入れ得る、フィーナップのアルゴリズムまたは機械学習のアルゴリズムベースの光線伝播法のどちらかに基づいていてよい。代わりに、処理時間を高速化しチップ面積を節約するために、下位の共役計算機能が、ハード接続されたデジタル論理として特性用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内に配線接続されていてもよい。

【0069】

ある態様では、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０には、オペレータまたはモニタと通信し、これらに情報を与えるユーザインターフェース２１６（例えばマンマシンインターフェース（ＨＭＩ））を設けることができる。このユーザインターフェース２１６は、特に着陸ゾーンにおいて、ＤＶＥ媒質１１２によって生じた散乱の度合いを定量化し、オペレータもしくはモニタ（またはモニタリングシステム）に対して視覚的合図及び／または音響的合図を提供する。ユーザインターフェース２１６は、航空ビークル１０２自体か、携帯用ユーザ装置（例えばタブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォンなど）か、または遠隔操作／制御センター内に一体化されていることができる。ユーザインターフェース２１６は、ＤＶＥモードを起動する（耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０にＬＩＦＴ－ＤＶＥのシステム及び方法を採るよう命令する）こと、標的物１１４までの距離の結果及び／または標的物１１４が検出されなかった旨の警告を表示すること、並びにハードウェアによるＤＶＥ内における標的物１１４の探索の限界を設定することを含む、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０の制御を可能にし得る。ユーザインターフェース２１６は、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０のモードを設定するのに有用である。例えば、ＬＩＤＡＲは、ＤＶＥ媒質１１２のプローブが成功したか失敗したかと、ＤＶＥ媒質１１２の脱相関時間とを、リポートすることができる。この脱相関時間によって、ＤＶＥ媒質１１２の厚さ、深さ、または深刻性が評価される。オペレータは、ユーザインターフェース２１６を介して、例えば透明度が最も低いものから最も高いものまでの範囲に及び得る特定のタイプのＤＶＥ媒質１１２用に、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステムを設定することができる。それによって、ＬＩＤＡＲが、特定のタイプのＤＶＥにおいて光学素子が解像可能なものを超えてより大きくまたはより鮮明に画像化することを試みなくてよい。ユーザインターフェース２１６は、ハードウェアの（例えば耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０の）状態、最新の正確な距離測定がビークルの動きに対してどれだけ時間的に前のものであるか、及びＤＶＥ媒質１１２内の標的物までの最新の既知の距離が与えられたときの、航空ビークル１０２の慣性運動が安全限界を超えている度合についても、リポートし得る。

【0070】

操縦メカニズム２２２は、ミッション（例えば標的物１１４に対する操作）を達成するためまたは緊急操作を実行する（例えば障害物を回避する）ため、（自律であれ有人制御下であれ）航空ビークル１０２を航行経路上で操縦するように構成されていてよい。一態様では、操縦メカニズム２２２は、航空ビークル１０２を意図したルートに沿って正確に導くためにフィードバックまたは他の制御システムを採用していてよい、飛行制御システム２２０からの信号に応答する。ＶＴＯＬ式の航空ビークルにおいては、操縦メカニズム２２２は、例えば複数のローター（例えば、ファンまたはヘリコプターブレード付きローター）を含んでいてよい。この複数のローターは、翼及び他の操縦翼面と共に、固定式ローターまたは操縦可能なローターであってよい。固定翼航空ビークルといった他の航空ビークルに関しては、操縦メカニズム２２２は、方向舵、昇降舵、フラップ、補助翼、スポイラー、エアブレーキ、及びその他の操縦翼面を含み得る。例えば、航空ビークル１０２の後部にある方向舵と、昇降舵と、垂直飛行ビークル用のあらゆる他の適切な操縦翼面と、同様に関連する配線、ケーブル、アクチュエータなどである。操縦メカニズム２２２は、推力ベクトルを直接変化させるベクトル推力制御を採用している、関節式の電気モータもまた含んでいてよい。操縦メカニズム２２２は、さらにまたは代わりに、航空ビークル１０２を操縦するためのあらゆるメカニズムを含み得る。

【0071】

飛行制御システム２２０は、航行システムの構成要素から受信した信号に基づき、（例えば、複数のウエイポイントを生成して）航空ビークル１０２が所望の箇所に到達するための１つ以上の航行経路を決定し得る。飛行制御システム２２０は、航空ビークル１０２を所望の箇所までの航行経路に沿って導くために、航行指令（例えばデータ信号）を計算し、生成し、操縦メカニズム２２２に送信し得る。飛行制御システム２２０は、全体的にまたは部分的に、別個のハウジング内、機体内、またはそれらの何らかの組み合わせ内に配置されていてよい。耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０からの情報を使用し得る飛行制御システム２２０は、概して、航空ビークル１０２内で１つ以上の操縦メカニズム２２２に指示を出すか、または操縦メカニズム２２２を別様に制御するように構成されている。飛行制御システム２２０は、航空ビークル１０２及び遠隔地と通信関係にあるようにして連結されていてよく、通信装置２２８を介して航空ビークル１０２と遠隔地との間で信号を送受信するように構成されていてよい。通信装置２２８は、例えば、無線トランシーバーとアンテナであってよい。ある態様では、複数の航空ビークル間の通信に対応するために、１つ以上の飛行制御システム２２０が利用されてよい。

【0072】

一実施例では、飛行制御システム２２０は、操縦システム２３０、マップシステム２３２、航行システム（例えばＧＰＳシステム２３４、慣性計測装置（ＩＭＵ）、及び／または慣性航法装置（ＩＮＳ））、飛行制御プロセッサ２３６、ジャイロスコープ２３８、飛行コントローラ２４０、加速度計２４２、及び／またはメモリ装置２４４を含んでいてよい。飛行制御システム２２０は、無人航空ビークルまたは他の自律式もしくは手動操縦式ビークルの運航に必要または有用な、あらゆる他の従来型の飛行計器、センサ、処理回路、通信回路、カメラを含む光学システムなどといった他のセンサ２４６と同様、上記の構成要素もまた耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０内に配置されているとして含んでいてもよい。

【0073】

飛行制御システム２２０は、１つ以上の操縦メカニズム２２２及び／または耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０と通信可能に連結されていてよい。例えば、操縦システム２３０は、意図した経路に沿って航空ビークル１０２を導くために、飛行制御システム２２０（または耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０）から信号を受信して、ビークルの操縦メカニズム２２２に対して適切な制御信号を提供するように構成されていてよい。

【0074】

マップシステム２３２は、エリア内の自然の地物及び人工の地物に関する位置情報を提供するマップベースの飛行制御システムの一部であってよい。これは、例えば地形図や、道路、建物、河川などが識別された通常の二次元地図や、樹木、彫像、公共インフラ、建物などといった様々な天然及び人工の障害物の高さ及び形状を特徴づける詳細な三次元データを含む、あらゆる詳細レベルの情報を含んでいてよい。一態様では、マップシステム２３２は、経路の決定などの目的で、ある環境内における様々な障害物に関する情報を提供するため、周辺状況の視覚的確認用の光学システムと協働し得るか、またはＧＰＳシステム２３４と協働し得る。一態様においては、マップシステム２３２は、ＧＰＳが拒絶されたまたはＧＰＳに障害が発生している環境下における、補助的な航行支援を提供し得る。ＧＰＳが部分的または全面的に欠落しているときには、マップシステム２３２は、ＧＰＳ信号が復活し得るまでの間の位置情報を提供する、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０及び／または、光学センサ、慣性センサなどといった、他のセンサ２４６と協働し得る。

【0075】

マップシステム２３２は、本明細書中で検討するように、ビークルの航行をサポートするため、飛行制御システム２２０の他の構成要素とより広範に通信し得る。例えば、マップシステム２３２は、１つ以上の物体を含む運航環境のマップを記憶している、マップベースの航行システムを提供し得る。このマップベースの航行システムは、カメラに連結されていてよく、記憶されている物体と、ＧＰＳデータまたは他の位置情報が欠如している際に位置情報を提供し得る視覚可能な環境とを比較することによって、ビークルの位置を決定するように構成されていてよい。

【0076】

ＧＰＳシステム２３４は、航空ビークル１０２の位置を決定するように構成された、全地球測位システムの一部であってよい。ＧＰＳシステム２３４は、従来の衛星ベースのシステムや、公的または私的に運用されているビーコン、位置信号などを用いた他のシステムを含む、当該技術分野で周知であるか周知になるであろうあらゆるＧＰＳ技術を含んでいてよい。ＧＰＳシステム２３４は、位置を計算するのに使用するデータを検出する１つ以上のトランシーバーを含んでいてよい。ＧＰＳシステム２３４は、航空ビークル１０２の運航を制御し、ビークルを意図した経路に沿って航行させるため、飛行制御システム２２０の他の構成要素と協働してよい。

【0077】

ジャイロスコープ２３８は、ジャイロスコープ２３８が連結された航空ビークル１０２または地表の回転を検出するように構成された装置（例えば耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０の一部）であってよい。ジャイロスコープ２３８は、航空ビークル１０２と一体化されていてよいか、または航空ビークル１０２の外部に配置されていてよい。ジャイロスコープ２３８は、当該技術分野で周知であるか周知になるであろうあらゆるジャイロスコープまたはその変種（例えばジャイロスタット、微小電機機械システム（「ＭＥＭＳ」）、光ファイバージャイロスコープ、振動型ジャイロスコープ、動的同調ジャイロスコープなど）を含んでいてよい。ジャイロスコープ２３８は、航空ビークル１０２の運航を制御し、ビークルを意図した経路に沿って航行させるため、飛行制御システム２２０の他の構成要素と協働してよい。

【0078】

加速度計２４２は、航空ビークル１０２の直線運動を検出するように構成された任意の装置であってよい。加速度計２４２は、航空ビークル１０２と一体化されていてよいか、または航空ビークル１０２の内部もしくは外部に配置されていてよい。加速度計２４２は、当該技術分野で周知であるか、周知になるであろう、任意の加速度計（例えば、容量型、抵抗型、バネ質量式、直流（ＤＣ）応答式、電気機械サーボ式、レーザ式、磁気誘導型、圧電型、光学式、低周波数型、振子式積分ジャイロ加速度計、共振型、ひずみゲージ式、弾性表面波型、ＭＥＭＳ型、熱式、真空ダイオード式など）を含んでいてよい。加速度計２４２は、航空ビークル１０２の運航を制御し、ビークルを意図した経路に沿って航行させるため、飛行制御システム２２０の他の構成要素と協働してよい。

【0079】

他のセンサ（またはセンサシステム）２４６もまた、同様に採用されてよい。例えば、航空ビークル１０２（または飛行制御システム２２０、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０など）は、赤外線センサ、レーダー（即ち電波探知測距）センサなどを採用し得る。

【0080】

飛行制御プロセッサ２３６は、飛行コントローラ２４０、航空ビークル１０２、飛行制御システム２２０、操縦メカニズム２２２、並びに、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０のＤＳＰ２１４といった、本明細書に記載の他の様々な構成要素、システム、及びサブシステムと通信関係にあるようにして連結されていてよい。飛行制御プロセッサ２３６は、航空ビークル１０２もしくは飛行制御システム２２０の内蔵プロセッサ、本明細書で検討されている様々な機能をサポートするためのさらなるプロセッサ、ローカルもしくはリモートで航空ビークル１０２及び飛行制御システム２２０に連結されているデスクトップコンピュータなどのプロセッサ、データネットワークを通じて航空ビークル１０２及び飛行制御システム２２０に連結されているサーバもしくは他のプロセッサ、または任意の他のプロセッサもしくは処理回路であってよい。概して、飛行制御プロセッサ２３６は、航空ビークル１０２または飛行制御システム２２０の動作を制御し、航行をサポートするための様々な処理及び計算の機能を実行するように構成されていてよい。飛行制御プロセッサ２３６は、航空ビークル１０２の内蔵プロセッサが航空ビークル１０２の運航を制御する一方で、ハウジング内のプロセッサが光学データ及び反響定位データを前処理するといったように、本明細書に記載のステップを実行するために協働する複数の異なるプロセッサを含んでいてよい。

【0081】

飛行制御プロセッサ２３６は、例えば位置情報、運動情報、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０からのデータなどを含む様々なインプットに基づいて、ある箇所までの航空ビークル１０２の航行経路を決定または修正するように構成されていてよい。これらのインプットは、航空ビークル１０２の周辺の環境内の障害物に関する情報を提供し得る、ＧＰＳシステム２３４、マップシステム２３２、ジャイロスコープ２３８、加速度計２４２、並びに任意の他の航空に関わるインプット、また同様に、光学システム及び反響定位システムに、様々な形で基づいていてよい。初期経路は、例えばＧＰＳシステム２３４によって与えられる位置情報のみに基づき、ジャイロスコープ２３８や加速度計２４２などによって検出された動きに基づいた飛行中の調整を受けて、決定されてよい。飛行制御プロセッサ２３６は、光学航行システムを利用するようにも構成されていてよい。この場合、プロセッサは、例えば一連の画像を処理するためのオプティカルフローを用いて光学システムのＦＯＶ内にある視覚可能な障害物を特定し、あらかじめＧＰＳシステム２３４が航空ビークル１０２に視覚可能な障害物を回避して当該箇所に向けて航行させるように構成される。飛行制御プロセッサ２３６は、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０またはＩＳＲペイロード２２６のＦＯＶ内、通常はビークルの飛行経路内の障害物を特定するようにさらに構成されていてよく、ＧＰＳシステム２３４及び光学航行システムが、航空ビークル１０２に障害物を回避させ、当該箇所に向けた元のコースに復帰させるよう導く応答操作を実行させるように、さらに構成されていてよい。

【0082】

飛行コントローラ２４０は、航空ビークル１０２及び、操縦メカニズム２２２といった飛行制御システム２２０の構成要素を制御するように操作可能であってよい。飛行コントローラ２４０は、飛行制御プロセッサ２３６、航空ビークル１０２、操縦メカニズム２２２、及び本明細書に記載の装置及びシステムの他の様々な構成要素と、通信関係にあるようにして電気的にまたは別様に連結されていてよい。飛行コントローラ２４０は、限定しないが、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ、及び任意の他のデジタル及び／またはアナログの構成要素、並びにこれらの組み合わせと共に、制御信号、駆動信号、電力信号、センサ信号などを送受信するための入力及び出力を含む、本明細書に記載の航空ビークル１０２及び飛行制御システム２２０の様々な構成要素を制御するのに適切な、ソフトウェア及び／または処理回路の任意の組み合わせを含んでいてよい。一態様では、これは、機載のプロセッサといった、航空ビークル１０２及び飛行制御システム２２０に直接かつ物理的に関連付けられた、回路を含み得る。別の態様では、これは本明細書に記載の飛行制御プロセッサ２３６といったプロセッサであってよく、例えば有線または無線の接続を通じて、航空ビークル１０２及び飛行制御システム２２０に連結された、パーソナルコンピュータまたは他のコンピュータ処理装置に関連付けられていてよい。同様に、本明細書に記載の様々な機能は、航空ビークル１０２の機載プロセッサと、飛行制御システム２２０と、別個のコンピュータの間で、配分されていてよい。こうしたコンピュータ処理用の装置及び環境は、異なる意味が明示的に与えられているか、またはそうでないことが文脈から明らかでない限り、全て、本明細書で使用される「コントローラ」または「プロセッサ」という用語の意味の範囲内に該当することが意図されている。

【0083】

メモリ装置２１８、２４４は、限定しないが、感知した障害物の位置、マップ、画像、配向、速度、航行経路、操縦の詳細、ＧＰＳ座標、センサ測定値などを含む、飛行制御システム２２０及び／または耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０のデータのログを記憶する、ローカルのメモリまたはリモートの記憶装置を含み得る。メモリ装置２１８、２４４は、さらにまたは代わりに、ＩＳＲペイロード２２６及び／または耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０からのセンサデータや関連するメタデータなどもまた、記憶してよい。メモリ装置２４４内に記憶されているデータには、飛行制御プロセッサ２３６、飛行コントローラ２４０、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０、遠隔処理リソースなどからアクセスされてよい。

【0084】

稼働中、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、主にＤＶＥ媒質１１２からの後方散乱をリターンするＤＶＥ内での稼働中に、信号を送信し得る。このリターンは、干渉する媒質からの後方散乱を消すべく、ＳＬＭ２０６に位相共役光を生成させるために使用される。標的物１１４が射程内に入ってくると、受信した信号の中に標的物１１４の後方散乱特性が表れるであろう。しかし、標的物１１４の後方散乱は、これ以前に検出されたＤＶＥの媒質とは異なる特性を有しているであろう。システムは、標的物１１４の信号を最大化するため、ＳＬＭ２０６に媒質の後方散乱信号との位相共役光を発生させようとし続けるであろう。それによって、他の従来型の技法で可能なよりも長い距離における、標的物１１４の後方散乱の検知が可能になるであろう。最適化されたＳＬＭ変調においてさえも標的物１１４が一切検出されない場合には、ＬＩＤＡＲは、次の増分の距離までをプローブし、標的物１１４が捕捉されるか、記載のシステムのＬＩＤＡＲの限界が検出されるまで、これを繰り返す。

【0085】

初期のＤＶＥの後方錯乱の位相共役補正は、システム内にあらかじめ組み込まれ（例えばメモリ装置２１８内に記憶され）ていてよい。これは、雨や霧や煙や埃といった、種々の一般的なＤＶＥ条件に関する別個の初期ＳＬＭ補正を含んでいてよい。これらのＳＬＭ補正は、最適な伝送マトリクスをモデリングする畳み込みニューラルネットワークを用いてあらかじめ学習された、種々の稼働条件のデータベースを組み込んでいてよい。ＤＶＥ後方散乱補正は、標的物１１４がないことが分かっている所定の距離までの後方散乱を測定することによって、リアルタイムでサンプリングされ得る。ＤＶＥ後方散乱補正は、ＤＶＥ媒質１１２が変わったことを表す後方散乱特性の変化が検出されるまで、近距離から遠距離へと繰り返されてよい。特定の態様では、ＤＶＥ後方散乱補正サンプリングは、以前の地形図から自由空間を含むことが分かっている空間に限られている。

【0086】

図３は、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０の例示の操作方法３００のフロー図を示す。方法３００は、ＤＶＥ媒質２３１が有意に相関し、共役光が生成され得る最小の距離に始まって、探査を繰り返す。耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、ステップ３０２で、従来型のＬＩＤＡＲのように、正常な非ＤＶＥの稼働用の開始パラメータへと初期化される。次に、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、ステップ３０４で、ＤＳＰ２１４を介して、ＤＶＥモードが選択されたかどうかを確認する。選択されていない場合は、ステップ３０６及び３０８において、従来型の操作が継続する。しかし、ステップ３０８でＤＶＥモードが選択されるかまたは距離が取得されない場合、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、ステップ３１０で、まずシステムの最小有効距離においてリターンを生成する位相共役光を探して、ＤＶＥモードにおける距離を取得しようと試みるであろう。ステップ３１２でテストされたその距離における共役が成功した場合、システムは距離を増大させ、ステップ３１６において再び共役を試みるであろう。共役が失敗した場合、それによって、現在のＤＶＥにおいて達成可能な最大透過深度が決定する。３１２で走査が失敗し、それが初回通過３１４であった場合、システムは、標的物１１４を特定することが全く不可能であり、方法は、初期条件に戻る。初期条件の時点では、操作方法３００は、失敗した旨をリポートし、ステップ３２６で初期条件に戻る。そうでない場合には、ステップ３１８で、最後に成功した共役の距離が、現在の有効距離としてリポートされる。次に方法３００は、ステップ３２０で、この有効距離のエンベロープ内における標的物１１４からの反射リターン１１８を求めて走査を行う。ステップ３２２で標的物が発見された場合、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、ステップ３２４でその距離を報告する。標的物が発見されなかった場合、ＤＶＥに対する脱相関ウィンドウが開いたままである限り、プロセスは、ステップ３２０を繰り返し得る。しかし、脱相関時間は、新たな距離の更新の必要性と比べて短いものであることが予期される。したがって、移動中のビークルの場合、プロセスは一般的に、脱相関ウィンドウの終了時点でステップ３１０を繰り返すであろう。

【0087】

図４を参照すると、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、ステップ４０２で、例えばプロセッサ（例えば飛行制御プロセッサ２３６、ＤＳＰ２１４など）を介して、航空ビークルの状態推定を判定し得る。例えば、プロセッサは、１つ以上の要因４１０を用いて航空ビークル１０２の位置及び／姿勢を特定し得る。１つ以上の要因４１０は、例えばＧＰＳデータ、ＩＭＵデータ、点群、ＤＶＥ媒質１１２内の散乱体に関するデータなどを含み得る。要因４１０は、例えば飛行制御システム２２０、ＩＳＲペイロード２２６などから受信され得る。ステップ４０４では、例えば、（例えばＤＶＥ媒質１１２の）散乱層の剥離（ｕｎｐｅｅｌ）を用いることによって、散乱行列が更新される。ステップ４０６では、例えば、フィーナップ再構成、機械学習などを用いて、位相共役が更新される。ステップ４０８では、ＳＬＭ２０６を更新するために、点群の測定値が用いられる。この更新された点群の測定値は、ステップ４１０において、将来の利用のために記憶され得る。

【0088】

耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、位相回復アルゴリズム及び／または学習トモグラフィを使用し得る。図５は、フィーナップ再構成を実施する例示のブロック図を示す。例えば、フィーナップの位相回復は、アルゴリズムによって位相問題の解を見出すためのプロセスである。複合信号をＦ（ｋ）、その振幅を｜Ｆ（ｋ）｜、位相をψ（ｋ）とすると、

となる。式中、ｘはＭ次元の空間座標であり、ｋはＭ次元の空間周波数座標であり、位相回復は、測定された振幅について、一式の制約を満たす位相を見つけることにある。別の例では、複数の散乱を考慮に入れたビーム伝播法に基づいて再構成モデルを生成するために、学習トモグラフィが用いられる。

【0089】

耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０は、正確な着陸箇所が概算的に既知になっており（しかし厳密には既知になっておらず）、例えば戦場環境においてマイクロ波式着陸システムからの放射が検知され攻撃を受け得ることからレーダーといった視覚不能な表面を走査するためのより高エネルギーの方法が望ましくない場合の、ＤＶＥ下でのＶＴＯＬ航空ビークルの自律着陸に特に有用である。自律式垂直離着陸ビークルは、概略的に指定された着陸地点まで飛行し、その後、地上を検出するためにＬＩＤＡＲを用いてＤＶＥ内へと下降し始めるために、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０を使用し得る。例えば戦場の煙が存在している場合でさえ、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０によって、ビークルが、着陸を行う地点に関する不確実性がより高い場合よりも高速で下降することができる十分長い距離から、正確に地上を検出することが可能になる。下降速度がより高速である場合、または従来型の光学式によるアプローチの誘導が一切利用可能でないときの下降の場合には、耐ＤＶＥ性ＬＩＤＡＲシステム１１０を装備したビークルに、性能と残存可能性に関する利点が与えられていることになる。

【0090】

部品や特徴などの特定の配設に関して様々な実施形態が説明されてきたが、これらは、あらゆる可能な配設または特徴を網羅することを意図しておらず、実際には、多くの他の実施形態、変更形態、及び変形形態が、当業者にとって解明可能であり得る。したがって、このように、本発明は、上記で具体的に記載されたものとは異なる態様で実施されてよいことは、理解すべきである。

【0091】

本開示は、以下の条項に記載の主題を含む。

【0092】

１．悪視程環境（ＤＶＥ）下で運航する航空ビークル（１０２）用のＬＩＤＡＲシステム（１１０）であって、
コヒーレント光線を放射するように構成されたレーザ源（２０１）と、
当該コヒーレント光線を変調するための空間光変調器であって、当該空間光変調器と標的物（１１４）との間に配置されたＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の干渉パターンに対する位相共役光を生成するように構成された空間光変調器と、
空間光変調器からの当該コヒーレント光線をフィルタリングする光学レンズ（２００）であって、コヒーレント光線を標的物（１１４）に向けるように構成されており、コヒーレント光線はＤＶＥ媒質（１１２、２３１）に反射して散乱光子を生み出し、標的物（１１４）に反射して反射光子を生み出す、光学レンズ（２００）と、
散乱光子及び反射光子を収集する第２の光学レンズ（２００）と、
散乱光子及び反射光子を検出する検出器アレイとを備える、ＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0093】

２．当該ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の現在の散乱特性を特定するため、複数の共役光を繰り返して走査するように構成されている、条項１に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0094】

３．複数の共役光を繰り返して走査するステップが、フィーナップ（Ｆｉｅｎｕｐ）再構成技法を用いる、条項２に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0095】

４．ＬＩＤＡＲシステム（１１０）が、走査のための所定の時間が推定距離における当該ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の脱相関時間を超過するまで、連続してより長い推定距離でプローブするように構成されている、条項２に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0096】

５．レーザ源（２０１）が、光学フェーズドアレイ（２０２）を介してコヒーレント光線を放射するように構成されている、条項１から４のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0097】

６．検出器アレイが、単一光子アバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）アレイである、条項１から５のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0098】

７．検出器アレイ及び空間光変調器が、それぞれデジタル信号プロセッサに操作可能に連結されており、デジタル信号プロセッサが、航空ビークル（１０２）の飛行制御システムと通信するように構成されている、条項１から６のいずれか一項に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0099】

８．飛行制御システムが、デジタル信号プロセッサを介してＬＩＤＡＲシステム（１１０）から受信したデータに応じて、着陸ゾーンを特定するように構成されている、条項７に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0100】

９．光学レンズ（２００）が、散乱光子または反射光子の比較の対象となり得る参照光を生成するビームスプリッタを含む、条項７に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0101】

１０．デジタル信号プロセッサが、航空ビークル（１０２）がＤＶＥ媒質（１１２、２３１）を通って航行する際に、航空ビークル（１０２）の位置と姿勢を追尾するように構成されている、条項７に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0102】

１１．デジタル信号プロセッサが、少なくとも部分的に、飛行制御システムから受信した情報に基づいて、位置と姿勢を追尾するように構成されている、条項１０に記載のＬＩＤＡＲシステム（１１０）。

【0103】

１２．悪視程環境（ＤＶＥ）下で運航する航空ビークル（１０２）用のＬＩＤＡＲシステム（１１０）を操作する方法であって、
レーザ源（２０１）からコヒーレント光線を放射するステップと、
空間光変調器を介して当該コヒーレント光線を変調するステップであって、空間光変調器が、当該空間光変調器と標的物（１１４）との間に配置されたＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の干渉パターンに関する位相共役光を生成するように構成された、当該コヒーレント光線を変調するステップと、
光学レンズ（２００）を介して空間光変調器からの当該コヒーレント光線をフィルタリングするステップと、
コヒーレント光線を標的物（１１４）に向けるステップであって、コヒーレント光線がＤＶＥ媒質（１１２、２３１）に反射して散乱光子を生み出し、標的物（１１４）に反射して反射光子を生み出す、コヒーレント光線を前記標的物（１１４）に向けるステップと、
第２の光学レンズ（２００）を介して散乱光子及び反射光子を収集するステップと、
検出器アレイを介して散乱光子及び反射光子を検出するステップとを含む、
方法。

【0104】

１３．当該ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の現在の散乱特性を特定するため、複数の共役光を繰り返して走査するステップをさらに含む、条項１２に記載の方法。

【0105】

１４．当該ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の現在の散乱特性を特定するため、あらゆる可能な共役光を繰り返して走査するステップをさらに含む、条項１２または１３に記載の方法。

【0106】

１５．複数の共役光を繰り返して走査するステップが、フィーナップ（Ｆｉｅｎｕｐ）再構成技法を用いる、条項１３に記載の方法。

【0107】

１６．走査のための所定の時間が推定距離における当該ＤＶＥ媒質（１１２、２３１）の脱相関時間を超過するまで、連続してより長い推定距離でプローブするステップをさらに含む、条項１２から１５のいずれか一項に記載の方法。

【0108】

１７．検出器アレイ及び空間光変調器が、それぞれデジタル信号プロセッサに連結されており、デジタル信号プロセッサが、航空ビークル（１０２）の飛行制御システムと通信するように構成されている、条項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。

【0109】

１８．デジタル信号プロセッサを介してＬＩＤＡＲシステム（１１０）から受信したデータに応じて、着陸ゾーンを特定するステップをさらに含む、条項１７に記載の方法。

【0110】

１９．光学レンズ（２００）が、参照光を生成するビームスプリッタを含む方法であって、参照光を散乱光子または反射光子と比較するステップをさらに含む、条項１２から１８のいずれか一項に記載の方法。

【0111】

２０．航空ビークル（１０２）がＤＶＥ媒質（１１２、２３１）を通って航行する際に、航空ビークル（１０２）の位置と姿勢を追尾するステップをさらに含む、条項１２から１９のいずれか一項に記載の方法。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】