【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括用于在GNSS故障期间为飞行器确定路线的数据的地图
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于2019年11月20日提交的第16/689,872号美国申请，其内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
[0003]无人驾驶飞行器(unmanned aerial vehicle，UAV)，也可称为自主载具，是一种能够在其上没有物理存在的人类操作员的情况下行进的载具。
[0004]出于各种原因，应当知道UAV的位置和朝向，例如，为了保持UAV的所需飞行路径、为了避开障碍物、为了避开商用飞机的飞行路径、为了载荷的精确递送、为了当UAV用于电信时精确覆盖特定地面区域，等等。在实践中，无人驾驶飞行器(UAV)通常在机上携带基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)传感器的主导航系统来确定UAV的位置。然而，出于各种原因，基于GNSS的导航系统可能失效，使得UAV不可操作。例如，GNSS信号可能是错误的或者太弱而不能被UAV使用。此外，UAV的GNSS装备也可能失效，从而使UAV至少不能完成其任务。
附图说明
[0005]当结合附图参考下面的详细描述时，本公开的实施例的许多伴随的优点将变得更容易领会，并且变得更好理解，其中：
[0006]图1A是根据本技术实施例的UAV的顶视等角视图；
[0007]图1B是根据本技术实施例的UAV的底视等角视图；
[0008]图1C是根据本技术实施例的UAV的控制电子设备的示意图；>[0009]图2是根据本技术实施例的操作中的UAV的示意图；
[0010]图3是根据本技术实施例的由UAV相机拍摄的图像；
[0011]图4A示出了根据本技术实施例的三维地图的示意图；
[0012]图4B
‑
图4D示出了根据本技术实施例的三维地图的二维层；
[0013]图5是根据本技术实施例的生成和使用三维地图的方法的流程图。
[0014]图6是根据本技术实施例的用于UAV导航的方法的流程图。
具体实施方式
[0015]下述基于相机的导航技术可以缓解主要使用全球导航卫星系统(GNSS)进行导航的UAV的单点故障问题。
[0016]传统的UAV通常使用基于GNSS的主导航系统来确定UAV的位置。本公开的一些实施例涉及通过使用基于相机的导航系统，当GNSS信号错误或微弱时，在确定UAV的位置之后生成地图并使用该地图为UAV确定路线，并导航到目的地。这种基于相机的导航系统可以被称为备用或辅导航系统。基于相机的导航系统可能很难在一些缺乏独特特征的区域上保持对UAV位置的准确估计，诸如在大片水体、沙漠或森林上。因此，基于相机的导航系统可以使用
具有跟踪参数(其中该跟踪参数指示使用由相机捕获的图像来确定UAV的位置的容易程度)的地图，以便规划和遵循到目的地的路线。包括跟踪参数的地图可以通过将地图区域(mapped area)分成区段并基于地图区域中的特征向每个区段分配跟踪参数来生成。
[0017]图1A是根据本技术实施例的UAV 100的顶视等角视图。UAV 100包括机翼124、悬臂126和机身120。在一些实施例中，机翼124携带水平推进单元112，并且悬臂126携带垂直推进单元114。在一些实施例中，悬臂126终止于舵122，用于UAV 100的改进的偏航控制。
[0018]在操作中，推进单元112、114的电力可以由机身120的电池舱提供。在一些实施例中，机身120还包括航空电子设备舱和用于处理载荷的递送单元。机身120可以携带控制电子设备130。
[0019]图1B是根据本技术实施例的UAV 100的底视等角视图。在一些实施例中，UAV 100携带指向地面的相机136。相机136可以是在可见光谱内操作的数码相机。在其他实施例中，相机136可以当例如在夜间操作时在红外光谱内操作，或者当例如在多云天气操作时在紫外光谱内操作。在一些实施例中，UAV 100可以包括被配置为在不同光谱内操作的多个相机136。
[0020]在一些实施例中，相机136由枢轴机构137承载。在操作中，枢轴机构137可以基于来自控制电子设备130的输入来调节相机136的角度。响应于来自控制电子设备130的输入，枢轴机构137可以将相机136定向为垂直于地面，以为由相机136获取的图像提供公共参考角度。在其他实施例中，枢轴机构137可以将相机136定向在其他角度。
[0021]图1C是根据本技术实施例的UAV 100的控制电子设备的示意图。控制电子设备130可以包括控制器132、GNSS传感器134和收发器138。控制器132可以与相机136通信并控制UAV 100。GNSS传感器134可以从全球导航卫星接收全球导航卫星系统信号，以便确定UAV 100的位置。在一些实施例中，GNSS传感器134可以与控制器132通信，并且控制器132可以确定UAV 100的位置。控制器132可以是计算机、CPU、处理器或其他控制电路系统。此外，控制器132可以包括存储器，该存储器包括指令、代码或逻辑，当被执行时使得控制器132控制UAV 100。收发器138可以接收和发送信号，以经由直接通信或间接通信(诸如经由手机信号塔或其他电信网络)进行通信。
[0022]图2是根据本技术实施例的操作中的UAV 100的示意图。在一些实施例中，UAV 100在地面上方约30
‑
150m的高度上沿方向201(也称为飞行方向或飞行路径)飞行时通过相机136获取图像。在飞行期间，可以使用640
×
480、1280
×
800或相机136的另一像素分辨率来获取地面区域241的图像。图示的样本获取图像包括对象245(塔尖)、243(建筑物的轮廓)、247(建筑物的屋顶)、249(水体)等的特征点。在一些实施例中，UAV 100携带多个相机。在许多实施例中，特征点对象245、243、247、249的X、Y、Z坐标是已知的，并且可以作为辅助数据被包括在陆地地图中。
[0023]当UAV 100在方向201上飞行时，可以获取额外的图像并将其发送到网络收发器250(例如，手机信号塔)。网络收发器250可以将图像转发给基站255。在一些实施例中，基站255包括能够处理由相机136获取的图像或由收发器138发送的其他信息的计算机和/或服务器。
[0024]图3是根据本技术实施例的由相机136拍摄的示例图像360。控制器132可以处理图像360并识别特征，诸如建筑物366、交叉路口364和道路362。这些特征仅仅是示例，还可以
识别任意数量的其他特征，诸如水体、田野、森林、地标、雕像和其他永久特征。
[0025]图4A示出了根据本技术实施例的三维地图400的示意图。三维地图400包括几个二维层402、404、406。各个二维层402、404、406可以分别被划分成区段472、474、476。每个二维层4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】1.一种无人驾驶飞行器(UAV)，包括：推进系统；全球导航卫星系统(GNSS)传感器；相机；和控制器，包括逻辑，所述逻辑响应于所述控制器的执行，使得所述UAV：响应于检测到通过所述GNSS传感器的跟踪的丢失：基于由所述相机捕获的位置图像来确定所述UAV在地图上的估计位置；使用嵌入在所述地图中的跟踪参数来确定到目的地的路线，其中，所述地图被划分成多个区段，并且所述跟踪参数指示关于所述区段中的每一个的使用由所述相机捕获的图像来确定所述UAV的位置的容易程度；和控制所述推进系统，以使得所述UAV遵循所述到目的地的路线。2.根据权利要求1所述的UAV，其中，基于由所述相机捕获的图像来确定所述UAV在地图上的估计位置包括：基于由所述相机捕获的图像和来自所述GNSS传感器的所述UAV的最后跟踪到的位置来确定所述UAV在地图上的估计位置。3.根据权利要求1所述的UAV，其中，所述逻辑还使得所述UAV响应于检测到通过所述GNSS传感器的跟踪的丢失，控制所述推进系统以使得所述UAV在所述相机捕获到所述位置图像之前上升。4.根据权利要求1所述的UAV，其中，所述跟踪参数是数值。5.根据权利要求4所述的UAV，其中，使用嵌入在所述地图中的跟踪参数来确定所述到目的地的路线包括：确定所述路线，使得所述路线不通过所述地图的具有不满足阈值的跟踪参数的区段。6.根据权利要求4所述的UAV，其中，所述控制器还包括用于以下的逻辑：基于所述路线中所述地图的区段的平均跟踪参数来确定所述路线。7.根据权利要求4所述的UAV，其中，所述控制器还包括用于以下的逻辑：确定所述路线，以使所述UAV在遵循所述路线时，行进通过少于阈值数量的与所述地图的具有不满足阈值的跟踪参数的区段相关的区域。8.根据权利要求1所述的UAV，其中，所述地图是三维地图，其中，所述三维地图包括多个二维图层，并且其中，所述三维地图的不同二维图层对应于所述UAV的不同高度。9.根据权利要求8所述的UAV，其中，确定所述路线包括确定包括所述UAV的高度的改变的路线。10.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：M库比，D阿贝沃丹娜，
申请(专利权)人：WING航空有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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