CN109417595A - 利用实时动态卫星导航识别飞行中的uav的摄像机位置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于确定在附接至飞行中的UAV的摄像机拍摄数字空中图像时摄像机的位置的系统和方法。特别地，在一个或更多个实施方式中，公开的系统和方法利用实时动态卫星导航技术来识别UAV的位置。此外，公开的系统和方法精确地确定摄像机拍摄数字空中图像的时间以及在拍摄的时间处UAV的姿态以计算在拍摄的时间处摄像机的位置。在一个或更多个实施方式中，公开的系统和方法可以利用所确定的摄像机的位置以及拍摄的数字空中图像来生成场地的三维表示。

Description

利用实时动态卫星导航识别飞行中的UAV的摄像机位置
背景技术
个人和企业越来越多地利用UAV来执行各种飞行任务或作业。实际上，由于UAV相对于租用有人驾驶飞机的降低的成本，企业和个人可以从事常规而言成本过高的各种飞行活动。例如，利用UAV来执行用于拍摄建筑、土地管理、采矿或其他应用中的场地的数字空中图像的飞行任务变得越来越普遍。
特别地，一些常规飞行系统利用UAV来生成场地的三维模型。例如，一些常规数字图像系统通过多个测量地面控制点拍摄场地的多个数字空中图像，并且然后利用数字空中图像和测量地面控制点的已知位置来生成三维模型。特别地，这样的常规系统利用测量地面控制点来精确地对三维模型进行地理参照。
尽管这样的常规飞行系统允许用户利用UAV来生成场地的三维模型，但是它们还存在许多问题。例如，放置和/或识别与场地相关的已知测量地面控制点通常是耗时且昂贵的。实际上，在重复地执行特定场地上的飞行任务的实现中，重复地放置、测量和保持测量地面控制点所需的时间量和工作量可能显著地增加利用UAV来拍摄数字空中图像并生成三维模型的成本。此外，放置、测量和保持测量地面控制点引入了人为误差的显著风险。
代替使用地面控制点，一些常规飞行系统利用GPS技术来识别拍摄数字空中图像的UAV的位置。例如，一些常规飞行系统分析嵌入在从卫星发射到UAV的信号中的代码，以确定UAV与卫星之间的距离。利用该方法，常规飞行系统可以识别UAV的位置(或附接至UAV的摄像机的近似位置)，并且然后结合数字空中图像利用UAV的位置来生成三维模型。
尽管这些常规GPS飞行系统可以识别UAV的位置，但它们也有其自身的问题。例如，常规GPS飞行系统不是非常精确，并且仅能够在分米范围内确定UAV(或摄像机)的位置。这种UAV(或摄像机)的位置的不准确直接转化为任何得到的三维模型的不准确。此外，UAV的位置的不准确可能增加根据多个数字空中图像生成准确的三维模型所需的计算资源的量。
因此，用于利用UAV来拍摄数字空中图像并且准确地生成三维模型(例如，通过识别准确的摄像机位置数据)的常规系统存在许多问题和缺点。
发明内容
本公开内容的实施方式利用用于识别附接至飞行中的UAV的摄像机的精确位置的系统和方法来提供益处并且/或者解决本领域中的前述或其他问题中的一个或更多个。特别地，在一个或更多个实施方式中，公开的系统和方法利用实时动态(“RTK”)技术来识别在摄像机拍摄数字空中图像的时间处附接至UAV的摄像机的精确位置。例如，在一个或更多个实施方式中，公开的系统和方法分析从多个卫星发射的载波信号，以识别UAV的GPS接收器与卫星中的每一个之间的波长的数目。当已经解决了波长的确切数目时，公开的系统和方法可以在2cm的公差内确定GPS天线的位置。此外，在一个或更多个实施方式中，公开的系统和方法利用来自一个或更多个参考站的RTK校正数据来解决误差和不准确并且准确地确定UAV的位置。此外，公开的系统和方法可以精确地测量附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间(例如，通过测量快门打开的精确时间)来计算在摄像机拍摄数字空中图像时附接至UAV的摄像机的位置。
例如，在一个或更多个实施方式中，公开的系统和方法在UAV的飞行任务期间确定在第一时间处UAV的位置以及在第二时间处UAV的位置。特别地，公开的系统和方法基于在第一时间处从卫星发射到UAV的信号的波长的数目、在第二时间处信号的波长的数目、在第一时间处的RTK校正数据以及在第二时间处的RTK校正数据来确定在第一时间处UAV的位置以及在第二时间处UAV的位置。此外，公开的系统和方法在飞行任务期间通过检测附接至UAV的摄像机的快门何时打开来识别附接至UAV的摄像机拍摄场地的数字空中图像的时间。此外，公开的系统和方法检测在附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的姿态(即，俯仰、滚转和偏航的度量)。然后，公开的系统和方法基于拍摄数字空中图像的时间、在附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的姿态、在第一时间处UAV的位置以及在第二时间处UAV的位置来确定摄像机的位置。
以这种方式，公开的系统和方法可以确定在利用比常规数字飞行系统更精确的数字飞行系统拍摄数字空中图像时附接至UAV的摄像机的位置。实际上，在一个或更多个实施方式中，公开的系统和方法可以在水平2厘米和垂直2厘米的公差内确定与拍摄数字空中图像的时间相对应的摄像机位置。因此，公开的系统和方法可以基于摄像机位置和数字空中图像生成更准确的三维模型。此外，由于摄像机的位置的准确，因此公开的系统和方法可以减少生成三维模型所需的时间量和计算资源。
本公开内容的示例性实施方式的附加特征和优点将在下面的描述中阐述，并且部分地将根据描述是明显的，或者可以通过这样的示例性实施方式的实践来学习。借助于所附权利要求书中特别指出的手段和组合，可以实现和获得这样的实施方式的特征和优点。这些和其他特征将根据以下描述和所附权利要求书变得更加明显，或者可以通过如下文阐述的这样的示例性实施方式的实践来学习。前述发明内容不是广泛的概述，并且不旨在标识关键元件或指示范围。而是，前述发明内容呈现实施方式的各方面作为以下提出的详细描述的序言。
附图说明
为了描述可以获得本发明的上述和其他优点和特征的方式，将通过参照在附图中示出的本发明的特定实施方式来呈现以上简要描述的本发明的更具体的描述。应当注意，附图未按比例绘制，并且遍及附图，为了说明性目的，相似结构或功能的元件通常由相同的附图标记表示。理解，这些附图仅描绘了本发明的典型实施方式，并且因此不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图用附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：
图1示出了根据一个或更多个实施方式的具有信号接收器和摄像机的UAV的表示；
图2示出了根据一个或更多个实施方式的卫星、参考站以及UAV的表示；
图3示出了包括根据一个或更多个实施方式的确定附接至UAV的摄像机的位置的方法中的多个步骤的示意图；
图4A示出了根据一个或更多个实施方式的计算在摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的位置的表示；
图4B示出了根据一个或更多个实施方式的计算在摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的位置的另一表示；
图4C示出了根据一个或更多个实施方式的测量姿态和计算与接收器和摄像机相对应的距离矢量的表示；
图5示出了根据一个或更多个实施方式的基于多个数字空中图像和摄像机位置生成三维表示的表示；
图6示出了根据一个或更多个实施方式的基于UAV的确定的位置导航UAV的表示；
图7示出了根据一个或更多个实施方式的数字UAV定位系统的示意图；
图8示出根据一个或更多个实施方式的可以实现本文公开的方法和系统的网络环境的示意图；
图9示出了根据一个或更多个实施方式的确定在拍摄数字空中图像的时间处摄像机的位置的方法中的一系列动作的流程图；
图10示出了根据一个或更多个实施方式的确定在拍摄数字空中图像的时间处摄像机的位置的方法中的一系列动作的另一流程图；以及
图11示出了根据一个或更多个实施方式的示例性计算装置的框图。
具体实施方式
本公开内容包括数字无人驾驶飞机(“UAV”)定位系统以及有助于在飞行任务期间确定附接至UAV的摄像机的精确位置的相应过程的各种实施方式和特征。特别地，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统确定在摄像机拍摄数字空中图像的时间处附接至UAV的摄像机的位置。具体地，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统基于来自一个或更多个参考站的RTK校正数据并基于在UAV与多个卫星之间传输的载波信号中的波长的数目来确定UAV的位置。具体地，数字UAV定位系统使用来自RTK参考站的RTK数据来求解从UAV的GPS天线到多个卫星中的每个卫星的波长的整数数目。数字UAV定位系统还确定与确定的位置相关联的精确时间。此外，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统测量附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的精确时间。基于根据载波信号和RTK校正数据确定的UAV的确定的位置以及附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间，数字UAV定位系统可以确定在摄像机拍摄数字空中图像时附接至UAV的摄像机的位置。
例如，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统在UAV的飞行任务期间确定在第一时间处UAV的位置以及在第二时间处UAV的位置(例如，基于来自GPS接收器的观测数据的频率的两个时间)。特别地，数字UAV定位系统基于在第一时间处从卫星发射到UAV的信号的波长的数目、在第二时间处信号的波长的数目、在第一时间处的RTK校正数据以及在第二时间处的RTK校正数据来确定在第一时间和第二时间处UAV的位置。此外，数字UAV定位系统在飞行任务期间通过检测附接至UAV的摄像机的快门何时打开来识别附接至UAV的摄像机拍摄场地的数字空中图像的时间。此外，数字UAV定位系统检测在附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的姿态(即，俯仰、滚转和偏航的度量)(例如，以确定摄像机相对于UAV的诸如天线的信号接收器的位置)。然后，数字UAV定位系统基于拍摄数字空中图像的时间、在附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的姿态、在第一时间处UAV的位置以及在第二时间处UAV的位置来确定摄像机的位置。
通过结合拍摄数字图像的时间的精确测量利用实时动态技术来计算附接至UAV的摄像机的位置，数字UAV定位系统可以提高得到的位置数据的准确度。实际上，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统可以在飞行任务期间在垂直2cm和水平2cm内的公差内确定位置(即使在UAV以最高速度行进时)。例如，UAV可以以10m/s的速度飞行飞行任务并且在以该速度行进的同时拍摄多个数字空中图像。数字UAV定位系统可以在垂直2cm和水平2cm的公差内在每次摄像机拍摄每个数字空中图像时确定摄像机的精确位置。与常规系统相比，这在准确度和精度上有了显著的提高。
鉴于关于位置数据的准确度的提高，数字UAV定位系统还可以基于数字空中图像提高三维模型的准确度。例如，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统基于场地的多个数字空中图像和反映在拍摄多个数字空中图像中的每个数字空中图像的时间处摄像机的位置的相应位置数据来生成场地的三维表示。由于位置数据准确到几厘米内，因此数字UAV定位系统可以生成场地的更加精确的三维表示。
此外，数字UAV定位系统可以在不利用地面控制点的情况下生成精确的三维表示。实际上，数字UAV定位系统不需要放置、测度、测量、拍摄或管理场地处的地面控制点来生成三维表示。而是，通过确定摄像机拍摄数字空中图像的精确位置，每个数字空中图像可以用作生成场地的准确的三维模型的锚点。
此外，位置数据的精度提高还导致生成三维表示所需的时间和计算资源减少。实际上，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用来自运动算法和/或集束调整算法的结构，该结构基于拍摄数字空中图像的摄像机的已知位置生成三维表示。数字UAV定位系统可以用更精确的位置数据利用这些算法来更快速地且有效地生成三维表示。因此，无论是在UAV飞机上的在飞行任务期间实时计算还是经由远程服务器处的后处理，数字UAV定位系统允许在计算拍摄数字空中图像的摄像机的位置数据中的较快和较小的处理能力。
如刚才提到的，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统在UAV的飞行任务期间实时计算位置数据。例如，数字UAV定位系统可以在对应于场地的飞行任务期间(例如，从场地处的参考站或包括附近的多个参考站的参考站网络)获得RTK校正数据的馈送。此外，数字UAV定位系统可以利用RTK校正数据以及在UAV处接收的载波信号来在飞行任务期间确定UAV的位置。
此外，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用飞行任务期间的位置数据。例如，数字UAV定位系统可以确定UAV的位置并且利用该位置来将UAV精确地导航到另一位置(例如，着陆站或场地的另一部分)。
类似地，数字UAV定位系统可以利用位置计算的质量或准确度来进一步导航飞行中的UAV。例如，数字UAV定位系统可以确定其是否具有对从卫星发射的信号中的波长的数目的固定(即，更准确的)计算，或者其是否具有对波长的数目的浮动(即，不太准确的)计算。数字UAV定位系统可以基于确定计算是固定的还是浮动的来改变UAV的导航(例如，暂停飞行任务直到波长的数目的计算是固定的)。
如上所述，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统确定附接至UAV的摄像机拍摄场地的数字空中图像的精确时间。实际上，在一个或更多个实施方式中，代替测量拍摄数字空中图像的请求被发送到摄像机的时间(可能花费整整一秒用于摄像机处理和完成的过程)，数字UAV定位系统检测附接至UAV的摄像机的快门何时实际地打开。
例如，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统包括被配置成检测附接至UAV的摄像机的闪光的光二极管(或其他光传感器)。由于大多数摄像机仅在快门打开时发出闪光，因此检测摄像机的闪光提供了快门何时打开以及摄像机何时拍摄数字空中图像的精确测量。类似地，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统测量来自摄像机的指示闪光灯打开的信号。例如，数字UAV定位系统可以接入摄像机内的向快门(或闪光灯)发送信号的输出引脚。以这种方式，数字UAV定位系统可以识别摄像机的快门打开且拍摄数字空中图像的精确时间。
此外，如上所述，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统识别在摄像机拍摄数字空中图像时UAV的位置。特别地，数字UAV定位系统可以基于多个其他时间点处的UAV的位置来计算在摄像机拍摄数字空中图像时UAV的位置。具体地，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统以特定的时间间隔(例如，基于来自卫星的信号的频率和/或RTK校正数据的可用性的每5Hz)计算位置。因此，数字UAV定位系统可以通过根据第一时间处的位置和第二时间处的位置进行插值来计算在摄像机拍摄数字空中图像时的位置。
此外，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统基于UAV的位置计算摄像机的位置。例如，在一个或更多个实施方式中，UAV的信号接收器的位置稍微不同于UAV的摄像机的位置。因此，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统测量在摄像机拍摄数字空中图像时UAV的姿态(即滚转、俯仰和/或偏航)。此外，数字UAV定位系统利用姿态来确定信号接收器与摄像机之间的距离矢量。此外，数字UAV定位系统通过将距离矢量应用于信号接收器的位置来计算摄像机的位置。以这种方式，数字UAV定位系统可以计算在摄像机拍摄数字空中图像时附接至UAV的摄像机的精确飞行位置。
如本文中使用的，术语“UAV”或“无人驾驶飞机”是指可以自主地或由控制系统远程地驾驶的飞机。UAV可以包括任何类型的无人驾驶飞机，包括微型UAV、低空UAV或高空UAV，无论是自主地还是远程地驾驶。此外，UAV可以包括多旋翼UAV、单旋翼UAV、飞艇UAV或其他类型的UAV。在一个或更多个实施方式中，UAV包括附接至UAV的摄像机和/或GPS接收器。关于本文描述的示例性实施方式提供了关于根据一个或更多个实施方式的UAV的部件和功能的附加细节(参见例如图1)。
如本文中使用的，术语“信号”是指电磁波形。例如，术语“信号”包括由卫星发射的电磁波形。信号可以包括载波信号。如本文中使用的，术语“载波信号”是指用输入信号调制的波形。特别地，术语“载波信号”包括由卫星发射的用信号调制以传送信息的波形。如下面进一步详细描述的，发射具有波长的信号(包括载波信号)。在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统识别在UAV(例如GPS接收器)与卫星之间的信号中的波长的数目。
如本文中使用的，术语“飞行任务”是指执行一项或更多项作业的由UAV进行的飞行。例如，术语“飞行任务”包括用于拍摄场地的数字空中图像的UAV飞行。
如本文中使用的，术语“RTK校正数据”是指用于计算第二装置的位置的反映由第一装置接收的信号的数据。特别地，术语“RTK校正数据”包括用于计算接收信号的UAV的位置的反映由参考站接收的信号的数据。例如，RTK校正数据包括关于从参考站到UAV接收的信号的信息，该信息使UAV能够计算UAV与卫星之间的信号中的波长的数目。如下面更详细描述的，在一个或更多个实施方式中，RTK校正数据使数字UAV定位系统能够考虑大气不准确(例如，由电离层和/或对流层引起的信号延迟或失真)或由卫星钟和星历表引起的不准确。RTK校正数据可以以各种形式实现。例如，RTK校正数据可以包括指示由参考站接收的信号的原始数据。类似地，RTK校正数据可以包括指示应用于在UAV处接收的信号的校正的处理数据。
如本文中使用的，术语“摄像机”是指能够拍摄数字图像的任何装置。例如，术语“摄像机”包括可以拍摄数字空中图像的附接至UAV的图像拍摄装置。
如本文中使用的，术语“姿态”是指UAV关于一个或更多个轴和/或相对于参考点的位置。特别地，术语“姿态”包括UAV相对于x、y和/或z参考轴的旋转量。例如，术语“姿态”包括UAV的滚转、俯仰和/或偏航的度量。
如本文中使用的，术语“位置”是指物体相对于参考的位置。例如，UAV的位置包括描述UAV(和/或其部件)在笛卡尔坐标系中的位置的x、y和/或z坐标。可以相对于包括任何坐标系的任何参考来测量、表示或描述物体的位置。例如可以用径向坐标系、笛卡尔坐标系或一些其他系统来表示摄像机的位置。
如本文中使用的，术语“三维表示”是指描绘三维物体或场地的任何数字数据。术语三维表示包括三维点云、三维网格、三维表面或根据从单个或多个视角对点或地标的观察而得到的任何其他表示。
如本文中使用的，术语“场地”是指地球上的位置。特别地，术语场地包括用户试图在一个或更多个数字空中图像(和/或一个或更多个三维模型)中拍摄的地球上的位置。术语场地可以包括建筑场地、采矿场地、不动产、荒野区、灾区或其他位置。
现在转向图1至图4C，将关于描绘数字UAV定位系统的示例性实施方式的说明性附图提供附加细节。特别地，图1及其相应的描述公开了由根据一个或更多个实施方式的数字UAV定位系统使用的UAV和UAV的相应部件。图2及其相应的描述公开了根据一个或更多个实施方式的关于利用实时动态计算UAV的位置的附加细节。此外，图3及其相应的描述提供了根据一个或更多个实施方式的关于计算附接至UAV的摄像机的位置的方法中的步骤的附加公开内容。此外，图4A至图4C及其相应的公开内容示出了关于基于在其他时间点处UAV的位置计算在拍摄时间处UAV的位置的附加细节。
如图1中所示，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用具有多个部件的UAV 100。如图所示，UAV 100是诸如四轴飞行器的多旋翼工具，并且包括碳纤维壳、集成电子、电池舱以及各种附加的传感器和/或接收器。具体地，如图所示，UAV 100包括GPS接收器102、摄像机104(具有镜头106、快门106a和闪光灯108)以及天线110。
此外，尽管在图1中未示出，但UAV 100还包括各种其他部件。例如，UAV 100包括控制UAV 100的自主飞行的机载计算机。UAV 100还包含其上存储有指令的一个或更多个计算机可读存储介质和/或一个或更多个处理器，该指令在通过一个或更多个处理器执行时使UAV 100执行本文描述的功能。
如刚才提到的并且如图1中所示的，UAV 100包括GPS接收器102。GPS接收器102可以接收、识别、处理和获得来自卫星(例如GPS卫星)的GPS信号。尽管关于GPS进行了描述，但是将理解，GPS接收器102可以接收、识别和/或分析关于包括GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou和/或GAGAN的全球导航卫星系统发射的任何类型或种类的信号。因此，GPS接收器102可以接收由作为任何全球导航卫星系统的一部分的卫星发射的载波信号。
GPS接收器102可以从全球导航卫星系统中的一个或更多个卫星接收一个或更多个频率。例如，GPS接收器102可以包括单频接收器、双频接收器或其他类型的接收器。特别地，GPS接收器102可以接收由卫星发射的L1、L2和/或L5频率。注意，基于本文描述的方法和过程，数字UAV定位系统甚至可以利用低成本的单频接收器来产生关于UAV的准确位置数据。
如图1中所示，UAV 100还包括具有镜头106、快门106a和闪光灯108的摄像机104。摄像机104可以包括任何数字成像装置。特别地，摄像机104可以包括可操作成拍摄数字空中图像的任何数字成像装置。
如上所述，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统测量镜头106何时拍摄数字空中图像。特别地，数字UAV定位系统测量快门106a何时打开。在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统通过结合闪光灯108利用光传感器来测量快门106a何时打开。特别地，闪光灯108可以包括测量从闪光灯发出的光的光二极管。由于摄像机104将闪光灯定时成与快门106a打开对应，因此测量闪光可以提供何时快门106a打开并且镜头106拍摄数字空中图像的非常准确的测量。
类似地，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统通过测量由摄像机104生成的打开快门106a的信号来测量镜头106拍摄数字图像的时间。特别地，在一个或更多个实施方式中，摄像机104包括发射打开快门106a的信号的输出引脚。在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用附接到输出引脚的传感器来测量摄像机104何时向快门106a发射打开(和/或关闭)的信号。以这种方式，数字UAV定位系统可以测量指示摄像机104何时触发快门106a的非常精确的脉冲。
如图所示，UAV 100还包括天线110。UAV 100可以利用天线110向诸如飞行控制装置、参考站或计算装置的各种装置发送传输和/或从诸如飞行控制装置、参考站或计算装置的各种装置接收传输。因此，天线110使UAV 100能够与各种其他装置通信。例如，天线110可以从飞行控制装置和/或参考站接收UTK校正数据。此外，天线110可以向飞行控制装置发射关于载波信号的相位信息。
在一个或更多个实施方式中，UAV 100还包括用于测量UAV的姿态(随着时间的推移或在特定的时间点)的部件。例如，UAV 100包括惯性测量单元，该惯性测量单元包括测量UAV的姿态的一个或更多个陀螺仪。惯性测量单元可以确定UAV相对于水平轴和垂直轴的滚转、俯仰和偏航。
另外，在一个或更多个实施方式中，UAV 100还包括飞行控制器时钟。飞行控制器时钟可以管理关于飞行任务、拍摄数字空中图像和/或确定UAV 100的位置的时间。实际上，如上所述，在一个或更多个实施方式中，时间可以是准确地识别UAV 100和摄像机104(例如镜头106)的位置的关键部分。例如，在一个或更多个实施方式中，为了计算UAV 100的位置，数字UAV定位系统将关于在UAV 100处接收的载波信号的数据与由参考站拍摄的RTK校正数据进行比较(例如，随着时间进行同步)。因此，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统使UAV 100的飞行控制器时钟与从卫星发射的GPS时间同步。此外，数字UAV定位系统利用飞行控制器时钟来使在UAV 100处接收的载波信号与由一个或更多个参考站拍摄的RTK校正数据同步。以这种方式，数字UAV定位系统可以在确定位置时识别准确的时间测量，并且准确地将位置的定时与拍摄图像的定时相关联。
如上所述，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用实时动态技术来识别UAV的位置。图2示出了根据一个或更多个实施方式的利用实时动态卫星导航识别UAV的位置。特别地，图2示出了UAV 100、参考站200、第一卫星204以及第二卫星206。
参考站200可以包括可操作成从卫星接收信号的任何装置。特别地，在一个或更多个实施方式中，参考站200包括放置在地球上已知位置处的可以从卫星接收载波信号的GPS接收器。此外，在一个或更多个实施方式中，参考站200还包括可以发送关于接收的诸如RTK校正数据的载波信号的信息的发射器。例如，在一个或更多个实施方式中，参考站200可以向UAV 100或远程服务器发射RTK校正数据。另外，参考站200还可以包括可操作成在生成RTK校正数据时分析关于接收的载波信号的信息的处理器和计算机可读存储介质。
在一个或更多个实施方式中，参考站200放置在UAV 100附近以产生更准确的位置数据。例如，在一个或更多个实施方式中，参考站200放置在飞行任务的场地附近(例如在10km内)以产生准确的位置数据。
第一卫星204和第二卫星206包括向地球发射信号(例如，用于导航或确定地球上物体的位置的载波信号)的卫星。例如，卫星204、206可以包括作为全球导航卫星系统的一部分的环绕地球的卫星。卫星204、206可以发射各种信号，包括发射伪随机噪声码、时间和/或星历表(即定义卫星的轨道的参数)的载波信号。例如，如图2中所示，第一卫星204发射由UAV 100和参考站200两者接收的载波信号204a。类似地，第二卫星206发射由UAV 100和参考站200两者接收的载波信号206a。尽管图2示出了两个卫星204、206，但是将理解，数字UAV定位系统可以利用附加的卫星(例如，发射五个信号的五个卫星)。
如以上简要提到的，实时动态是一种生成精确位置数据的技术。特别地，该技术是基于对巡逻装置(例如，UAV)的载波信号和来自一个或更多个参考站(即，具有已知位置的参考站)的RTK校正数据的测量。具体地，该技术通过确定卫星与巡航装置之间的载波信号中的波长的数目(例如，将波长的数目乘以波长以计算到卫星的距离)来确定巡航装置(例如UAV)的位置。该技术利用RTK校正数据来解决由载波信号的单次测量导致的误差和不准确。
例如，大气可能改变来自卫星的信号的传输，并且因此产生不准确的位置测量。类似地，卫星时钟可能具有可能影响得到的位置测量的精度的不准确。由数字UAV定位系统的一个或更多个实施方式利用的实时动态技术基于由UAV测量的载波信号和从一个或更多个参考站获得的RTK校正数据来调整这些误差。特别地，通过比较由UAV接收的载波信号和参考站(即RTK校正数据)，数字UAV定位系统可以考虑由电离层或对流层延迟以及卫星时钟不准确引入的误差。
此外，基于在UAV处接收的载波信号信息和来自一个或更多个参考站的RTK校正数据，数字UAV定位系统可以求解UAV的位置(例如，UAV相对于一个或更多个参考站的已知位置的位置)。例如，基于RTK校正数据和在UAV处接收的载波信号，数字UAV定位系统可以求解UAV与卫星之间的波长的数目、参考站与卫星之间的波长的数目和/或UAV对于参考站的已知位置的相对位置。数字UAV定位系统可以利用该信息来计算UAV的位置。
例如，如图2中所示，第一卫星204发射由UAV 100和参考站200接收的载波信号204a。此外，第二卫星206发射由UAV 100和参考站200接收的载波信号206a。响应于接收载波信号204a、206a，参考站200可以生成并且发射RTK校正数据。特别地，如图2中所示，参考站向UAV 100发送RTK校正数据208。
数字UAV定位系统可以利用RTK校正数据208来识别UAV 100的位置。特别地，在一个或更多个实施方式中，UAV 100将在UAV处接收的载波信号204a、206a与从参考站200接收的RTK校正数据208进行比较，并且计算UAV与卫星206之间的波长的数目210。此外，在一个或更多个实施方式中，UAV 100基于波长的数目210计算参考站200的已知位置与UAV 100之间的相对位置212。这种识别波长的整数数目的过程被称为模糊度求解或求解整数模糊度。
更具体地，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统基于RTK校正数据和由UAV接收的载波信号利用一个或更多个算法来计算UAV的位置。具体地，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统基于来自UAV的载波信号和来自一个或更多个远程站的RTK校正数据利用被识别为用于GNSS定位的RTKLIB开源程序包的一组算法来生成UAV位置数据。
将理解，尽管图2示出了单个参考站200，但在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用实时动态网络。特别地，数字UAV定位系统可以利用包括从多个卫星接收信号(并且发射用于在计算UAV的位置中使用的RTK校正数据)的多个参考站的实时动态网络(“RTK网络”)。例如，RTK网络可以包括与中央处理站(例如远程服务器)通信的多个参考站(例如永久站)。基于由多个参考站提供的关于载波信号的信息，中央处理站可以计算和发射特定于由用户识别的特定位置的RTK校正数据。在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用RTK网络，因此避免了对场地上的参考站的需要和/或为特定飞行任务设立参考站的需要。
此外，尽管关于图2未示出，但将理解，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统可以使卫星204、206、参考站200以及UAV 100间或之间的时间同步。实际上，在一个或更多个实施方式中，飞行控制器包括可以保证精确定时到微秒的实时操作系统。例如，如上所述，UAV 100可以包括与被卫星204、206中的每一个跟踪的时间同步的飞行控制器时钟。例如，UAV 100可以使飞行控制器时钟同步到嵌入在载波信号204a、206a中的周期时间传输。类似地，参考站可以使RTK校正数据与由卫星204、206中的每一个发射的时间同步。以这种方式，数字UAV定位系统可以使RTK校正数据与由UAV接收的关于载波信号的信息对准，以更准确地计算UAV的精确位置。
将理解，数字UAV定位系统可以在飞行任务期间实时计算UAV 100的位置或经由飞行任务之后的后处理来计算UAV 100的位置。在飞行任务期间实时识别UAV 100的位置允许数字UAV定位系统辅助飞行中的UAV 100。
例如，在一个或更多个实施方式中，UAV 100(或与UAV 100相关联的飞行控制装置)在飞行期间计算UAV 100的位置，允许UAV利用计算的位置来在场地的飞行任务期间生成场地的三维表示。此外，数字UAV定位系统可以使UAV 100能够利用计算的位置和/或三维表示来进行导航。例如，UAV 100可以在飞行任务期间计算其位置并且生成三维表示，UAV100可以利用三维表示来识别着陆站的位置(或场地上的一些其他位置)，并且UAV 100可以利用着陆站的位置和UAV 100的位置来更准确地导航到着陆站(或一些其他位置)。
类似地，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统可以利用实时位置计算来识别关于飞行任务的位置计算的质量上的变化。实际上，尽管数字UAV定位系统可以计算UAV的位置，但是在一个或更多个实施方式中，位置计算的质量可以随着时间的推移而变化。例如，求解固定波长的整数数目(例如，UAV与卫星之间的波长的整数数目)的计算会花费时间。数字UAV定位系统试图求解这个整数模糊度的问题(经由模糊度求解)。然而，UAV定位系统可能无法一直识别整数波长的固定数目。因此，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用浮动方法(而不是整数数目的固定计算)来估计位置(例如，当数字UAV定位系统不能或等待识别固定的计算时)。然而，浮动方法往往导致不太准确的结果(例如，在分米级准确度内)。因此，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统可以检测位置计算是基于固定计算还是浮动计算。
此外，数字UAV定位系统可以基于位置计算的质量来修改UAV的导航。特别地，在检测到波长的固定计算不可用(例如，仅浮动计算可用)时，数字UAV定位系统可以延迟飞行任务(例如，停止飞行中的UAV或延迟开始飞行任务)。另外，在检测到固定计算时，数字UAV定位系统可以继续进行飞行任务(例如，开始或继续飞行任务)。
现在转向图3，将提供根据数字UAV定位系统的一个或更多个实施方式的关于计算附接至UAV的摄像机的位置的方法的附加细节。特别地，图3示出了方法300，其包括由UAV302(例如UAV 100)、飞行控制装置304、服务器306和/或RTK校正数据源308执行的多个步骤310至340。可以用更少或更多的步骤/动作来执行关于图3描述的方法，或者可以以不同的顺序或通过不同的装置来执行步骤/动作。例如，关于图3示出的如由UAV 302执行的步骤可以由飞行控制装置304或服务器306来执行。另外，描述的步骤/动作可以彼此并行地、或者与相同或相似的步骤/动作的不同实例并行地重复或执行。
如图所示，数字UAV定位系统可以利用飞行控制装置304来执行方法300中的一个或更多个步骤。飞行控制装置304可以包括可操作成与UAV 302通信并且/或者修改UAV 302的飞行的任何装置。例如，飞行控制装置304可以包括通过远程控制被使用以导航UAV的计算装置(例如，平板电脑、智能电话或膝上型电脑)。特别地，飞行控制装置304可以包括通过远程控制被使用以启动UAV 302、使UAV 302飞行、使UAV 302着陆或向UAV 302发射信息的计算装置。
另外，如图3中所示，数字UAV定位系统可以利用服务器306来执行方法300中的步骤。服务器306包括可以生成、存储、接收和/或发射数据的一个或更多个装置。例如，服务器306可以包括远程数据服务器、远程通信服务器和/或远程web托管服务器。
此外，数字UAV定位系统可以利用RTK校正数据源308来执行方法300中的步骤。RTK校正数据源308可以包括一个或更多个参考站和/或处理站。例如，RTK校正数据源308可以包括在飞行任务的场地处或附近(例如，在10km内)设立的参考站。类似地，RTK校正数据源308可以包括RTK实时动态网络，该RTK实时动态网络包括与中央处理站通信的多个永久参考站。
如图3中所示，方法300包括开始飞行任务的步骤310。步骤310可以包括：UAV到达场地；在场地设立UAV；开启UAV的飞行系统或引导系统；启动UAV的发动机和/或转子；从地面发射UAV；或者利用附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像。
此外，在开始飞行任务时，UAV 302还可以执行从卫星接收信号的步骤312。实际上，如上所述，UAV 302可以接收由轨道卫星发射的载波信号。此外，在一个或更多个实施方式中，UAV 302执行将时钟与卫星同步的步骤314。特别地，如上所述，UAV 302可以将飞行控制器时钟与来自卫星的时间传输信号同步。
在开始飞行任务时，飞行控制装置304可以执行向服务器306发送UAV飞行任务的指示的步骤316。例如，UAV 302可以向飞行控制装置304发送其正在开始飞行任务的指示，并且飞行控制装置304可以向服务器306发送UAV已经开始飞行任务的指示。
如图所示，在从飞行控制装置304接收UAV飞行任务的指示时，服务器306可以执行识别飞行任务位置的步骤318。例如，服务器306可以基于在来自飞行控制装置304的指示(步骤316)中包含的信息来识别飞行任务位置。类似地，服务器306可以检测UAV 302和/或飞行控制装置304的位置(例如，经由位于UAV 302和/或飞行控制装置304上的地理定位装置)。
在识别飞行任务位置时，服务器306可以执行向RTK校正数据源发送对RTK校正数据的请求的步骤320。例如，步骤320可以包括向远程服务器(例如中央处理站)发送请求。特别地，对RTK校正数据的请求可以包括识别的飞行任务的位置的指示(即，来自步骤318)。
请求RTK校正数据的步骤320还可以包括直接与一个或更多个参考站通信。例如，步骤320可以包括建立与在飞行任务的场地处的参考站的通信，并且向参考站发送对RTK校正数据的请求。
如图3中所示，在接收对RTK校正数据的请求时，RTK校正数据源308可以执行获得RTK校正数据的步骤322。例如，步骤322可以包括中央处理站，该中央处理站访问和分析来自多个参考站的数据，并且生成与识别的飞行任务的位置(例如，在步骤318识别的并且在步骤320发送的位置)相对应的RTK校正数据。类似地，步骤322可以包括测量来自卫星的载波信号并且生成RTK校正数据的参考站。
在获得RTK校正数据时，如图3中所示，RTK校正数据源308可以执行向服务器306发送RTK校正数据的步骤324。在接收RTK校正数据时，在一个或更多个实施方式中，服务器306执行存储RTK校正数据的步骤326。因此，例如，服务器可以保持RTK校正数据以用于后处理、在稍后的时间的误差校正或者作为丢失或损坏的RTK校正数据的冗余。
此外，服务器306可以执行向飞行控制装置304发送RTK校正数据的步骤328。此外，飞行控制装置304可以执行向UAV 302发送RTK校正数据的步骤330。
在一个或更多个实施方式中，RTK校正数据源308、服务器306和/或飞行控制装置304重复地(和/或连续地)执行步骤324至步骤330。实际上，在一个或更多个实施方式中，RTK校正数据源308、服务器306和/或飞行控制装置304向UAV 302提供用于在飞行任务期间计算位置数据的RTK校正数据流。
在接收RTK校正数据(或RTK校正数据流)时，如图3中所示，UAV 302可以执行计算UAV位置的步骤332。特别地，如描述的，UAV 302可以将RTK校正数据与从卫星接收的信号一起使用，以识别在一个或更多个时间点处UAV的位置。更具体地，UAV 302可以利用RTK校正数据(来自步骤330)和载波信号(来自步骤312)来基于UAV 302与卫星之间的载波信号中的波长的数目确定UAV的位置。
此外，在一个或更多个实施方式中，UAV 302重复地执行步骤332。例如，在一个或更多个实施方式中，UAV 302以规则的间隔(例如，基于关于载波信号的信息的可用性、GPS接收器的输出和/或RTK校正数据的可用性的每5赫兹或10赫兹)确定UAV 302的位置。因此，计算UAV位置的步骤332可以在整个飞行任务期间以及在各个时间处重复地发生(或者针对在飞行任务之后的各个时间重复地)。
步骤332还可以包括确定位置计算的质量。例如，如上所述，UAV 302可以确定计算导致整数波长的固定数目。类似地，UAV 302可以识别浮动计算。如上所述，基于对计算是浮动还是固定的确定，UAV 302可以修改导航(例如，延迟飞行任务直到计算是固定的)。
另外，如图3中所示，UAV 302还可以执行拍摄数字空中图像的步骤334(例如，利用附接至UAV 302的数字摄像机)。此外，UAV 302可以执行检测拍摄的时间的步骤336。具体地，UAV 302可以检测附接至UAV的数字摄像机拍摄数字空中图像(例如，当摄像机的快门打开时)的时间。如前所述，UAV 302可以通过如下来检测附接至UAV 302的数字摄像机拍摄数字空中图像的时间：利用操作时连接到数字摄像机的闪光灯的光传感器以便检测何时在使用闪光灯(以及摄像机快门何时打开)。类似地，UAV 302可以访问附接至UAV 302的摄像机的一个或更多个输出引脚，以检测来自摄像机的指示摄像机快门的信号。
此外，UAV 302还可以执行检测在拍摄的时间处UAV 302的姿态的步骤338。特别地，UAV 302可以检测在附接至UAV 302的摄像机拍摄数字空中图像时UAV 302的滚转、俯仰和偏航。步骤338还可以包括基于检测的姿态计算UAV 302的GPS接收器与UAV的摄像机之间的距离矢量。实际上，在一个或更多个实施方式中，摄像机和GPS接收器位于UAV 302上的不同位置，因此，摄像机和GPS接收器的相对位置可能随着UAV 302的姿态而改变。因此，为了增加位置数据的精度，UAV 302可以计算在摄像机拍摄数字空中图像时GPS接收器与摄像机之间的距离矢量。
此外，UAV 302还可以执行计算摄像机位置的步骤340。例如，UAV 302可以利用计算的UAV位置(来自步骤332)和拍摄的时间(来自步骤336)来确定在拍摄的时间处UAV的位置。具体地，在一个或更多个实施方式中，UAV 302在计算的UAV位置的位置之间进行插值，以识别在拍摄的时间处UAV的位置。
此外，UAV 302可以利用在拍摄的时间处UAV 302的姿态(例如，来自步骤338的距离矢量)来确定摄像机相对于UAV 302的位置的位置。特别地，UAV 302可以将在拍摄的时间处GPS接收器与摄像机之间的距离矢量应用于在拍摄的时间处计算的UAV位置，以识别在拍摄的时间处的摄像机位置。
此外，尽管关于图3未示出，但然后数字UAV定位系统可以利用摄像机位置。例如，UAV 302可以利用数字空中图像和在拍摄数字空中图像时的摄像机位置来生成场地的三维表示。类似地，UAV 302可以利用数字空中图像和摄像机位置(和/或场地的三维表示)以用于在飞行任务期间的导航。
将理解，尽管图3示出了执行特定步骤的特定装置(例如，UAV 302、飞行控制装置304、服务器306和/或RTK校正数据源308)，但在一个或更多个实施方式中，可以通过其他装置来执行方法300的步骤中的一个或更多个步骤。例如，在一个或更多个实施方式中，代替利用UAV 302计算UAV位置和/或摄像机位置，数字UAV定位系统在飞行控制装置304处(和/或在服务器306处)计算UAV位置和/或摄像机位置。因此，例如，UAV 302可以向飞行控制装置304(和/或服务器306)发送数字空中图像、拍摄的时间以及在拍摄的时间处的姿态，并且飞行控制装置304(和/或服务器306)可以执行步骤332和步骤340。类似地，飞行控制装置304和/或服务器306可以基于检测的UAV的位置和数字空中图像生成场地的三维表示或者生成导航信息。
此外，在一个或更多个实施方式中，飞行控制装置304和/或UAV 302可以执行请求RTK校正数据的步骤320。飞行控制装置304和/或UAV 302还可以从RTK校正数据源308接收RTK校正数据。因此，例如，飞行控制装置304可以连接到远程服务器并且直接从RTK校正数据源308获得RTK校正数据(并且将RTK校正数据提供给UAV 302)。类似地，RTK校正数据源308可以包括任务计划场地处的参考站，并且UAV 302可以请求RTK校正数据并且直接从参考站接收RTK校正数据。
如前所述，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统计算在附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的位置。具体地，数字UAV定位系统可以基于多个其他时间处UAV的位置来计算在拍摄时间处UAV的位置。例如，图4A示出了通过在另外时间处UAV的位置之间进行插值来识别在拍摄时间处的UAV的位置。特别地，图4A示出了在第一时间404处的第一位置404a处、在第二时间406处的第二位置406a处以及在拍摄时间402处的拍摄位置402a处的UAV 100。
如上所述，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用对应于特定时刻(例如，以5赫兹的速率)的卫星信号和RTK校正数据来计算UAV的位置。在大多数情况下，拍摄时间(即，附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间)不对应于这些相同的特定时刻。例如，摄像机可以在时间9:20:00.00处拍摄数字空中图像，而数字UAV定位系统具有反映对应于时间9:19:99.07和9:20:00.02的来自UAV的载波信号和/或来自参考站的RTK校正数据的数据。因此，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统进行插值以识别在拍摄时间处UAV的位置。
如图4A中所示，数字UAV定位系统确定在第一时间404处UAV 100的第一位置404a。具体地，数字UAV定位系统分析载波信号404b和RTK校正数据，以基于UAV 100与发射载波信号404b的卫星之间的波长的数目计算在第一时间404处UAV 100的第一位置404a。类似地，数字UAV定位系统分析载波信号406b和相应的RTK校正数据，以计算在第二时间406处UAV100的第二位置406a。然而，数字UAV定位系统不具有在拍摄时间402处的基于载波信号的计算的位置。因此，如图所示，数字UAV定位系统在第一位置404a处的第一时间404与第二位置406a处的第二时间406之间进行线性插值，以计算在拍摄时间402处的位置402a。
尽管图4A示出了在两个计算的UAV的位置之间的线性插值，但在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统可以利用附加的计算的位置和替选插值方法来计算UAV的拍摄位置。例如，图4B示出了基于非线性插值利用相应的多个时间404至416处的多个计算的位置404a至416a来计算在拍摄时间402处的UAV 100的拍摄位置402a。具体地，图4B示出了跨时间404至416将最佳拟合曲线拟合到位置404a至416a。此外，图4B示出了沿着最佳拟合曲线插值到拍摄时间402以识别拍摄位置402a。
尽管图4B示出了特定类型的最佳拟合曲线，但数字UAV定位系统可以利用任何类型的方程、曲线或线来对拍摄位置进行插值。例如，数字UAV定位系统可以基于对数、指数、二次或一些其他关系进行插值以识别拍摄位置402a。
将理解，尽管图4A至图4B在位置对时间的二维图表中示出了一维位置(例如，高度)，但数字UAV定位系统可以计算在拍摄时间处的UAV的三维位置。因此，例如，数字UAV定位系统可以生成与在拍摄时间402处的UAV 100的拍摄位置402a相对应的x、y和z坐标。
如前所述，在一个或更多个实施方式中，附接至UAV的摄像机的位置不同于UAV的GPS接收器的位置，并且因此不同于计算的UAV的位置。实际上，如本文中使用的，术语“UAV的位置”可以指代UAV的任何部分的位置。例如，UAV的位置可以包括与附接至UAV的摄像机的位置稍微不同的UAV的GPS接收器的位置。
因此，利用基于GPS接收器的UAV的位置可能会导致不准确的摄像机位置数据。在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统通过检测在拍摄的时间处UAV的姿态(即，UAV的滚转、俯仰和偏航)并且生成距离矢量来考虑摄像机与UAV的其他部件之间的位置差。
例如，图4C示出了在对应于拍摄时间420的拍摄位置420a处的UAV 100。在拍摄时间420处，计算的拍摄位置420a对应于GPS接收器102的位置。然而，摄像机104和镜头106的位置在UAV 100的相对侧。因此，在拍摄时间420处，数字UAV定位系统检测UAV 100的姿态(滚转、俯仰和偏航)。此外，基于UAV 100的姿态，数字UAV定位系统计算距离矢量422。
如图所示，距离矢量422反映了在拍摄时间420处从GPS接收器102到摄像机镜头106的距离。尽管以二维示出，但是将理解，在一个或更多个实施方式中，距离矢量422是三维矢量。关于图4C，数字UAV定位系统将距离矢量422应用于拍摄位置420a以计算摄像机拍摄位置420b。
在确定对应于摄像机拍摄数字空中图像的时间的摄像机的位置时，数字UAV定位系统可以利用数字空中图像和摄像机的位置。例如，如图5中所示，数字UAV定位系统可以利用场地的数字空中图像和已知的摄像机位置来生成场地的三维表示。特别地，图5示出了对应于摄像机位置506a至506n的多个数字空中图像502a至502n。如图所示，数字UAV定位系统可以利用数字空中图像502a至502n和相应的摄像机位置506a至506n来生成三维表示510。
特别地，数字UAV定位系统可以利用每个摄像机位置506a至506n作为生成三维表示510的已知锚点。例如，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用来自运动算法和集束调整算法的结构来生成一个或更多个三维表示。来自运动算法的结构是根据二维图像序列估计三维结构的过程。特别地，来自运动算法的结构从多个数字空中图像确定匹配特征，跟踪匹配特征和变化，并且计算特征轨迹。此外，来自运动算法的结构可以利用特征轨迹来生成三维表示。
集束调整是优化视觉重建以产生联合最佳三维结构和观察参数的算法。特别地，多个数字空中图像通常具有透视、校准和光学特性上的变化。此外，通常在不同的位置、角度、视角、照明等处拍摄数字空中图像。集束调整算法最佳地求解这样的观察参数以生成三维模型。例如，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统利用Levenberg-Marquardt集束调整方法。类似地，数字UAV定位系统可以利用梯度下降集束调整方法、Newton-Rhapson集束调整方法和/或Gauss-Newton集束调整方法。
具有已知的锚点使得集束调整算法能够根据描绘共同特征的数字空中图像来优化三维表示。例如，具有在数字空中图像中描绘的已知地面控制点允许集束调整算法优化三维表示。然而，数字UAV定位系统提供没有场地上的或者在数字空中图像中描绘的地面控制点的锚点(即已知的摄像机位置)。因此，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统允许用户避免在场地处设立地面控制点、保持和移除场地处的地面控制点的时间和费用。
具有已知的摄像机位置有助于更快速地并且以更少的计算资源根据多个数字空中图像构建准确的三维表示。因此，如图5中所示，数字UAV定位系统可以结合数字空中图像502a至502n利用摄像机位置506a至506n以在更短的时间内并且以更少的计算能力生成准确的三维表示510。
此外，如前讨论的，数字UAV定位系统还可以利用与UAV的导航相关的摄像机位置数据。例如，数字UAV定位系统可以生成标识场地上的着陆站的位置或其他位置的三维模型，并且利用摄像机拍摄位置来导航到着陆站或其他位置。例如，图6示出了利用摄像机位置610来相对于场地600导航UAV 100。
具体地，图6示出了在UAV 100的飞行任务期间场地600上的建筑物604和着陆站602。利用上述RTK技术，UAV 100可以识别摄像机位置610并且结合多个数字空中图像利用摄像机位置610来生成场地600的三维表示。利用场地的三维表示，UAV 100可以确定除了摄像机位置610之外的建筑物604的位置和着陆站602的位置。此外，UAV 100可以改变导航以沿着路径606或路径608移动以从摄像机位置610行进到建筑物604的位置或着陆站602的位置。以这种方式，数字UAV定位系统可以使得UAV能够基于在拍摄数字空中图像时摄像机的精确位置在飞行任务期间准确地导航。
现在转向图7，将提供关于数字UAV定位系统的一个或更多个实施方式的部件和功能的附加细节。特别地，图7示出了示出数字UAV定位系统700(例如以上讨论的数字UAV定位系统)的示例实施方式的示意图。如图1中所示，在一个或更多个实施方式中，数字UAV定位系统700包括UAV 702和服务器704。此外，如图所示，UAV 702包括数字图像拍摄装置706、信号接收器708、飞行控制器时钟710、拍摄时间设施712、RTK校正数据管理器714、位置计算器716、三维表示生成器718、导航管理器720以及UAV存储管理器722(包括信号数据734、RTK校正数据736、飞行任务数据738、数字空中图像740以及位置数据742)。另外，如图所示，服务器704包括通信管理器724、RTK校正数据识别器726、位置引擎728、三维表示管理器730以及服务器存储管理器732(包括位置信息746、数字空中图像748、位置数据750以及RTK校正数据752)。
如刚才提到的并且如图7中所示的，UAV 702包括表示摄像机104的一个示例实施方式的数字图像拍摄装置706。数字图像拍摄装置706可以拍摄数字空中图像。特别地，如前讨论的，数字图像拍摄装置706可以在UAV 702的飞行任务期间拍摄场地的数字空中图像。
此外，如图7中所示，UAV 702包括表示GPS接收器102的一个示例实施方式的信号接收器708。信号接收器708可以识别、接收、接受、收集、聚集和/或转化由卫星发射的一个或更多个信号。特别地，如已经讨论的，信号接收器708可以接收由全球导航卫星系统的卫星发射的载波信号。
另外，如图7中所示，UAV 702包括飞行控制器时钟710。飞行控制器时钟710可以设置、识别、记录、确定、同步和/或识别一个或更多个时间。特别地，如讨论的，飞行控制器时钟710可以与由卫星发射的时间信号同步。此外，飞行控制器时钟710可以利用同步的时间来识别拍摄数字空中图像的时间或者与UAV 702的位置相对应的时间。
如图7中所示，除了飞行控制器时钟710之外，UAV 702还包括拍摄时间设施712。拍摄时间设施712可以检测拍摄数字空中图像的时刻。特别地，拍摄时间设施712可以基于对应于数字图像拍摄装置706的快门何时打开来检测数字图像拍摄装置706何时拍摄数字空中图像。如前提到的，拍摄时间设施712可以包括光传感器(例如光二极管)，以检测数字图像拍摄装置706激活闪光灯的时刻。类似地，拍摄时间设施712可以包括一个或更多个传感器，以检测由摄像机发送的打开快门的信号。拍摄时间设施712可以利用飞行控制器时钟710来识别与数字图像拍摄装置706拍摄数字空中图像的时刻相对应的时间。
如图7中所示，UAV 702还包括RTK校正数据管理器714。RTK校正数据管理器714可以接收、识别和/或获得RTK校正数据。例如，RTK校正数据管理器714可以从服务器704(例如，经由通信管理器724和/或RTK校正数据识别器726)获得RTK校正数据。类似地，RTK校正数据管理器714可以从一个或更多个参考站或第三方服务器接收RTK校正数据。
如图7中所示，UAV 702还包括位置计算器716。位置计算器716可以确定、识别、计算和/或生成UAV 702、信号接收器708和/或数字图像拍摄装置706的位置。例如，如上讨论的，位置计算器716可以结合RTK校正数据(例如，来自RTK校正数据管理器714)分析来自卫星(例如，来自信号接收器708)的信号，并且计算UAV 702和/或其部件的位置。特别地，位置计算器716可以基于UAV 702与卫星之间的波长的数目来确定UAV 702的位置。
位置计算器716还可以确定位置计算的质量。例如，如上所述，位置计算器716可以确定位置计算是基于波长的固定的整数数目还是基于浮动方法。
如图7中所示，UAV 702还包括三维表示生成器718。三维表示生成器718可以创建、计算和/或生成一个或更多个三维表示。特别地，如上所述，三维表示生成器718可以基于多个数字空中图像和在拍摄多个数字空中图像的时间处数字图像拍摄装置706的相应位置来生成三维表示。
此外，如图7中所示，UAV 702还包括导航管理器720。导航管理器720可以引导、导航、控制和/或指引UAV 702。特别地，导航管理器720可以控制UAV 702的飞行部件(例如，马达和转子)以导航UAV 702。导航管理器720可以基于位置数据742(例如，由位置计算器716生成的数据和/或由三维表示生成器718生成的三维表示)来指引UAV 702。
此外，如图7中所示，UAV 702还包括UAV存储管理器722。UAV存储管理器722保持用于数字UAV定位系统700的数据。UAV存储管理器722可以根据需要保持任何类型、大小或种类的数据以执行数字UAV定位系统700的功能，包括信号数据734(即，关于从卫星接收的信号的数据)、RTK校正数据736、飞行任务数据738(即，关于飞行任务的的数据诸如位置、飞行航程、持续时间等)、数字空中图像740以及位置数据742(例如，UAV的位置、UAV的姿态、摄像机的位置或三维表示)。
如提到的，数字UAV定位系统700还包括表示服务器306的一个示例实施方式的服务器704。如图7中所示，服务器704包括通信管理器724。通信管理器724可以发送、接收，传送和传输关于服务器704的数据。例如，通信管理器724可以从UAV 702接收指示飞行任务正在开始、指示飞行任务位置的信息，或者关于飞行任务的其他信息(例如，来自飞行任务数据738)。类似地，通信管理器724可以向UAV 702发送三维表示。
如图7中所示，服务器704还包括RTK校正数据识别器726。RTK校正识别器726可以获得、识别、确定、接收和/或定位RTK校正数据。例如，如已经讨论的，RTK校正数据识别器726可以从参考站、参考站网络或托管RTK校正数据的第三方服务器获得RTK校正数据。
此外，如图7中所示，服务器704还包括位置引擎728。类似于位置计算器716，位置引擎728可以确定、识别、计算和/或生成UAV 702的位置。例如，UAV 702可以向服务器704发射(例如，经由通信管理器724)关于载波信号的信息(例如，通过信号接收器708获得)，并且基于载波信号和相应的RTK校正数据(例如，经由RTK校正数据识别器726)生成UAV的位置。另外，UAV 702可以向服务器704发射拍摄时间(例如，经由拍摄时间设施712)，并且位置引擎728可以生成在拍摄时间处的UAV 702和/或其部件的位置。
如图7中所示，服务器704还包括三维表示管理器730。类似于三维表示生成器718，三维表示管理器730可以创建、计算、接收、管理和/或生成一个或更多个三维表示。例如，三维表示管理器730可以基于从UAV 702接收的数据生成三维表示并且/或者接收从UAV 702生成的三维表示。
此外，如图7中所示，服务器704还包括服务器存储管理器732。服务器存储管理器732保持用于数字UAV定位系统700的数据。服务器存储管理器732可以根据需要保持任何类型、大小或种类的数据以执行数字UAV定位系统700的功能，包括位置信息746(例如关于任务计划的位置的信息)、数字空中图像748、位置数据750以及RTK校正数据752。
数字UAV定位系统700的部件702至732中的每一个及其对应的元件可以利用任何合适的通信技术彼此通信。将认识到，尽管在图7中部件702至732被示出为是分开的，但部件702至732中的任何部件可以组合成更少的部件(诸如组合成单个部件)，可以分成更多的部件，或者被配置成作为可以服务于特定实施方式的不同部件。此外，数字UAV定位系统700的一个或更多个实施方式可以包括附加部件或比图7中所示的部件更少的部件。
部件702至732及其对应的元件可以包括软件、硬件或两者。例如，部件702至732及其对应的元件可以包括存储在计算机可读存储介质上并且由一个或更多个计算装置的处理器可执行的一个或更多个指令。数字UAV定位系统700的计算机可执行指令在由一个或更多个处理器执行时可以使一个或更多个计算系统(例如，一个或更多个服务器装置)执行该方法并且提供本文描述的功能。替选地，部件702至732可以包括硬件，诸如用于执行特定功能或功能组的专用处理装置。此外，部件702至732可以包括计算机可执行指令和硬件的组合。
此外，例如，数字UAV定位系统700的部件702至732及其对应的元件可以实现为一个或更多个独立的应用、实现为应用的一个或更多个模块、实现为一个或更多个插件、实现为可以由其他应用调用的一个或更多个库函数或函数并且/或者实现为云计算模型。因此，数字UAV定位系统700的部件702至732及其对应的元件可以实现为诸如桌面或移动应用的一个或更多个独立的应用。此外，数字UAV定位系统700的部件702至732可以实现为托管在远程服务器上的一个或更多个基于web的应用。此外，数字UAV定位系统700的部件可以在一套移动装置应用或“应用(app))”中实现。
现在转向图8，将提供关于数字UAV定位系统700的实现的另外的信息。具体地，图8示出了数字UAV定位系统700可以在其中操作的示例性系统环境(“环境”)800的一个实施方式的示意图。如图8中所示，环境800可以包括客户端装置802、UAV 804、参考站806、网络808、服务器810、全球导航卫星系统814以及实时动态网络818。客户端装置802、UAV 804、参考站806、网络808、服务器810、全球导航卫星系统814以及实时动态网络818可以直接地或间接地彼此通信地耦合(例如，通过网络808和/或通过经由卫星发射和接收信号816)。客户端装置802、UAV804、参考站806、网络808、服务器810、全球导航卫星系统814以及实时动态网络818可以利用适用于传输数据和/或通信信号的包括支持远程数据通信的任何已知的通信技术、装置、介质和协议的任何通信平台和技术进行通信，其示例将在下面参照图11更详细地描述。
如刚才提到的并且如图8中所示的，环境800可以包括表示飞行控制装置304的一个示例实施方式的客户端装置802。客户端装置802可以包括任何类型的计算装置。例如，客户端装置802可以包括一个或更多个个人计算机、膝上型计算机、移动装置、移动电话、平板电脑、专用计算机、TV或其他计算装置。在一个或更多个实施方式中，客户端装置802可以包括能够与UAV 804、参考站806和/或服务器810通信的计算装置。更具体地，在一个或更多个实施方式中，飞行员可以利用客户端装置802(例如飞行控制装置304)来本地控制UAV 804并且/或者与UAV 804通信。客户端装置802可以包括如下面参照图11更详细地讨论的一个或更多个计算装置。
此外，图8还示出环境800可以包括表示UAV 100、UAV 302或UAV 702的一个示例实施方式的UAV 804。如上所述，UAV 804可以包括任何类型的无人驾驶飞机。此外，UAV 804可以包括能够拍摄数字空中图像的摄像机、飞行控制器时钟和/或信号接收器。特别地，UAV804可以包括用于从全球导航卫星系统814接收信号816的GPS接收器。
如图8中所示，环境800可以包括表示参考站200和/或RTK校正数据源308的一个示例实施方式的参考站806。如以上讨论的，参考站806可以从卫星接收信号，生成RTK校正数据，并且提供用于计算位置数据的RTK校正数据。在一个或更多个实施方式中，参考站还可以包括用于着陆、存储、充电、引导或修理UAV 804的接驳点(docking station)。此外，参考站806可以用于在飞行之前、在飞行期间或在飞行之后与UAV 804通信。
如图8中所示，客户端装置802、UAV 804、参考站806、服务器810、全球导航卫星系统814和/或实时动态网络818可以经由网络808进行通信。网络808可以表示网络或网络的集合(诸如因特网、公司内联网、虚拟专用网络(VPN)、局域网(LAN)、无线本地网络(WLAN)、蜂窝网络、广域网(WAN)、城域网(MAN)或两个或更多个这样的网络的组合。因此，网络808可以是客户端装置802(或其他部件)可以通过其访问服务器810或者服务器810可以通过其访问客户端装置802(或其他部件)的任何合适的网络。将在下面参照图11更详细地讨论网络808。
此外，如图8中所示，环境800还包括服务器810。服务器810可以生成、存储、接收和/或发射任何类型的数据，包括信号数据734、RTK校正数据736、飞行任务数据738、数字空中图像740、位置数据742、位置信息746、数字空中图像748、位置数据750和/或RTK校正数据752。例如，服务器810可以从客户端装置802接收数据并且向UAV 804和/或参考站806发送数据。在一个示例实施方式中，服务器810包括数据服务器。服务器810还可以包括通信服务器或web托管服务器。将在下面参照图11讨论关于服务器810的附加细节。
如图8中所示，环境800还包括全球导航卫星系统814。全球导航卫星系统814可以包括环绕地球并且发射信号的诸如卫星204、206的多个卫星。特别地，全球导航卫星系统814包括发射包括导航信息的信号816(例如载波信号)的多个轨道卫星，导航信息包括伪随机噪声码、时间和/或星历表。
此外，如图8中所示，环境800还包括表示RTK校正数据源308的一个示例实施方式的实时动态网络818。实时动态网络818包括可操作成接收由轨道卫星发射的信号的多个参考站。例如，实时动态网络818可以从全球导航卫星系统814接收信号816。如提到的，实时动态网络818可以收集关于信号816的信息并且生成对应于特定位置(例如，UAV 804的飞行任务的位置)的RTK校正数据。
尽管图8示出了客户端装置802、单个UAV 804以及单个参考站806，但是将理解，客户端装置802、UAV 804和参考站806可以表示任何数量的计算装置、UAV或参考站(少于或大于所示的)。类似地，尽管图8示出了客户端装置802、UAV 804、参考站806、网络808、服务器810、全球导航卫星系统814以及实时动态网络818的特定布置，但各种附加的布置也是可以的。
例如，客户端装置802、UAV 804和/或参考站806可以经由本地连接812彼此直接地通信。本地连接812可以包括任何识别形式的有线或无线通信。例如，在一个或更多个实施方式中，客户端装置802可以包括由UAV操作员使用以利用蓝牙技术来与UAV 804和参考站806通信的移动计算装置(例如平板电脑)。
通过附加的示例，在一个或更多个实施方式中，UAV 804在场地处开始任务计划，并且客户端装置802向服务器810发射UAV 804已经在场地处开始任务计划的指示。服务器810从实时动态网络818获得对应于场地的位置的RTK校正数据(经由RTK校正数据识别器726)。此外，服务器810将RTK校正数据(基于载波信号816)提供给客户端装置802(例如，经由通信管理器724)。客户端装置802接收RTK校正数据(例如，经由RTK校正数据管理器714)。此外，UAV 804从全球导航卫星系统814接收载波信号816(例如，经由信号接收器708)，并且将载波信号816发射到客户端装置802。客户端装置802利用由UAV 804检测的载波信号816和由实时动态网络818生成的RTK校正数据，并且计算UAV 804的位置(例如，经由位置计算器716)。UAV 804还在飞行任务期间拍摄场地的数字空中图像(例如，经由数字图像拍摄装置706)。UAV 804检测拍摄的时间(通过精确地检测附接至UAV的摄像机的快门何时打开)，并且还检测在拍摄的时间处的UAV 804的姿态(例如，经由拍摄时间设施712和位置计算器716)。UAV 804向客户端装置802提供数字空中图像、拍摄的时间和检测的UAV 804的姿态。客户端装置802利用计算的UAV的位置、拍摄的时间和检测的UAV 804的姿态来确定在拍摄的时间处的摄像机位置(例如，经由位置计算器716)。此外，客户端装置802利用摄像机位置和数字空中图像来生成场地的三维表示(例如，经由三维表示生成器718)。此外，客户端装置802利用场地的三维表示来导航UAV 804(例如，经由导航管理器720)。
如先前示例实施方式所示，数字UAV定位系统700可以由环境800的各个元件802至810全部或部分地实现。尽管先前的示例描述了关于环境800的某些部件实现的数字UAV定位系统700的某些部件，但是将理解，数字UAV定位系统700的部件可以在环境800的任何部件中实现。例如，数字UAV定位系统700可以完全在UAV 804上实现。类似地，数字UAV定位系统700可以在客户端装置802、参考站806和/或服务器810上实现。此外，数字UAV定位系统700的不同部件和功能可以在客户端装置802、UAV 804、参考站806、网络808和服务器810中单独地实现。
图1至图8、相应的文本和示例提供了用于管理关于确定在拍摄数字空中图像的时间处附接至UAV的摄像机的位置的能量的许多不同的系统和装置。除了前述之外，还可以根据包括用于实现特定结果的方法中的动作和步骤的流程图来描述一个或更多个实施方式。例如，图9示出了根据一个或更多个实施方式的示例性方法的流程图。可以用更少或更多的步骤/动作来执行关于图9描述的方法，或者可以以不同的顺序执行步骤/动作。另外，本文描述的步骤/动作可以彼此并行地、或者与相同或相似的步骤/动作的不同实例并行地重复或执行。
图9示出了根据一个或更多个实施方式的确定在拍摄数字空中图像的时间处附接至UAV的摄像机的位置的一个示例方法900的流程图。如图所示，方法900包括基于RTK校正数据在UAV的飞行任务期间确定在第一时间和第二时间处的UAV的位置的动作910。特别地，动作910可以包括基于在第一时间处从卫星发射到UAV的信号的波长的数目、在第二时间处信号的波长的数目、在第一时间处的RTK校正数据以及在第二时间处的RTK校正数据，在UAV的飞行任务期间由至少一个处理器确定在第一时间处UAV的位置以及在第二时间处UAV的位置。
例如，在一个或更多个实施方式中，动作910包括在飞行任务期间接收由包括多个参考站的RTK网络或场地处的对应于飞行任务的参考站中的至少一个生成的RTK校正数据的馈送。特别地，动作910可以包括发送关于开始飞行任务的指示；以及响应于发送指示，在飞行任务期间由UAV接收RTK校正数据的馈送，RTK校正数据的馈送包括在第一时间处的RTK校正数据和在第二时间处的RTK校正数据。
此外，在方法900的一个或更多个实施方式中，UAV包括单频GPS接收器。另外，动作910可以包括固定GPS接收器与卫星之间的全波长的数目。
如图9中所示，方法900还包括识别附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间的动作920。特别地，方法900可以包括通过检测附接至UAV的摄像机的快门何时打开，在飞行任务期间由至少一个处理器识别附接至UAV的摄像机拍摄场地的数字空中图像的时间。例如，在一个或更多个实施方式中，动作920包括通过光传感器检测当摄像机快门打开时由摄像机生成的闪光。另外，在一个或更多个实施方式中，动作920包括检测由摄像机生成的信号，其中，该信号触发快门打开。
如图9中所示，方法900还包括检测在附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的姿态的动作930。特别地，方法900可以包括检测在附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的姿态，其中，姿态包括对应于UAV拍摄数字空中图像的时间对UAV的俯仰、滚转和偏航的度量。
另外，如图9中所示，方法900包括确定摄像机的位置的动作940。特别地，动作940可以包括基于拍摄数字空中图像的时间、在附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间处UAV的姿态、在第一时间处UAV的位置以及在第二时间处UAV的位置，由至少一个处理器来确定摄像机的位置。
此外，在一个或更多个实施方式中，方法900还包括基于在拍摄数字空中图像的时间处摄像机的位置来修改UAV的导航。方法900还可以包括部分地基于场地的数字空中图像和在拍摄数字空中图像的时间处摄像机的位置来生成场地的三维表示。在一个或更多个实施方式中，方法900包括通过在第一时间处的UAV的位置与第二时间处的UAV的位置之间进行插值来确定在拍摄数字空中图像的时间处UAV的位置。
另外，在一个或更多个实施方式中，方法900还包括：在UAV的飞行任务期间利用从卫星接收的时间传输使UAV的飞行控制器时钟与GPS卫星同步；利用飞行控制器时钟来检测第一时间、第二时间以及附接至UAV的摄像机拍摄数字空中图像的时间；以及利用飞行控制器时钟来同步第一时间处的RTK校正数据和第二时间处的RTK校正数据。
此外，在方法900的一个或更多个实施方式中，UAV的位置包括附接至UAV的GPS接收器的位置。此外，在一个或更多个实施方式中，确定摄像机的位置包括：基于在附接至UAV的摄像机拍摄数字图像的时间处检测的UAV的姿态根据GPS接收器和摄像机的位置来生成距离矢量；以及将距离矢量应用于在拍摄数字空中图像的时间处GPS接收器的位置。
在一个或更多个实施方式中，方法900还包括：在飞行任务期间由至少一个处理器确定在第三时间处UAV的位置的计算的质量，其中，确定计算的质量包括确定计算是固定的还是浮动的；以及基于计算的质量的确定来修改UAV的飞行。
图10示出了根据一个或更多个实施方式的确定在拍摄数字空中图像的时间处附接至UAV的摄像机的位置的另一示例方法1000的另一流程图。如图所示，方法1000包括基于RTK校正数据计算在第一时间和第二时间处UAV的位置的动作1010。特别地，动作1010可以包括基于在第一时间处从卫星发射到UAV的信号、在第二时间处的信号、在第一时间处的RTK校正数据以及在第二时间处的RTK校正数据，由至少一个处理器来计算在第一时间处UAV的位置以及在第二时间处UAV的位置。例如，在一个或更多个实施方式中，动作1010包括从第三方服务器或场地处的参考站中的至少一个获得RTK校正数据。
如图10中所示，方法1000包括识别UAV拍摄场地的数字空中图像的时间的动作1020。特别地，动作1020可以包括基于通过附接至UAV的摄像机的快门打开时的UAV的测量，由至少一个处理器来识别UAV拍摄场地的数字空中图像的时间。
如图10中所示，方法1000还包括获得与拍摄数字空中图像的时间相对应的UAV的姿态的动作1030。特别地，动作1030可以包括获得与UAV拍摄数字空中图像的时间相对应的UAV的姿态，其中，姿态数据包括与UAV拍摄数字空中图像的时间相对应的UAV的俯仰、滚转和偏航的度量。
另外，如图10中所示，方法1000还包括确定在拍摄数字空中图像的时间处摄像机的位置的动作1040。特别地，动作1040可以包括基于在拍摄数字空中图像的时间处UAV的姿态、在第一时间处UAV的位置以及在第二时间处UAV的位置来确定在拍摄数字空中图像的时间处摄像机的位置。例如，在一个或更多个实施方式中，动作1040包括：基于在附接至UAV的摄像机拍摄数字图像的时间处检测的UAV的姿态根据GPS接收器和摄像机的位置来生成距离矢量；并且将距离矢量应用于在拍摄数字空中图像的时间处GPS接收器的位置。
如图10中所示，方法1000还包括基于数字空中图像生成场地的三维表示的动作1050。特别地，动作1050可以包括基于数字空中图像和在拍摄数字空中图像的时间处确定的摄像机的位置来生成场地的三维表示。
此外，在方法900的一个或更多个实施方式中，场地的数字空中图像没有地面控制点。此外，方法900还包括在不使用地面控制点的情况下生成场地的三维表示。
本公开内容的实施方式可以包括或利用包括诸如例如如下面更详细地讨论的系统存储器和一个或更多个处理器的计算机硬件的专用或通用计算机。本公开内容的范围内的实施方式还包括用于携带或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理和其他计算机可读介质。特别地，本文描述的过程中的一个或更多个可以至少部分地实现为在非暂时性计算机可读介质中实施的并且由一个或更多个计算装置(例如，本文描述的任何媒体内容访问装置)可执行的指令。通常，处理器(例如微处理器)从非暂时性计算机可读介质(例如存储器等)接收指令，并且执行那些指令，从而执行一个或更多个过程，包括本文描述的过程中的一个或更多个。
计算机可读介质可以是可以由通用或专用计算机系统访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令的计算机可读介质是非暂时性计算机可读存储介质(装置)。携带计算机可执行指令的计算机可读介质是传输介质。因此，通过示例而非限制的方式，本公开内容的实施方式可以包括至少两种明显不同种类的计算机可读介质：非暂时性计算机可读存储介质(装置)和传输介质。
非暂时性计算机可读存储介质(装置)包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、固态驱动器(“SSD”)(例如，基于RAM)、闪存、相变存储器(“PCM”)、其他类型的存储器、其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储以计算机可执行指令或数据结构的形式的期望的程序代码工具的并且可以由通用或专用计算机访问的任何其他介质。
“网络”被定义为能够在计算机系统和/或模块和/或其他电子装置之间传输电子数据的一个或更多个数据链路。当通过网络或其他通信连接(硬连线、无线或硬连线或无线的组合)向计算机传送或提供信息时，计算机将连接恰当地视为传输介质。传输介质可以包括可以用于携带以计算机可执行指令或数据结构的形式的期望的程序代码工具的并且可以由通用或专用计算机访问的网络和/或数据链路。以上的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
此外，在到达各种计算机系统部件时，计算机可执行指令或数据结构的形式的程序代码工具可以自动地从传输介质传送到非暂时性计算机可读存储介质(装置)(或自动地从非暂时性计算机可读存储介质传送到传输介质)。例如，通过网络或数据链路接收的计算机可执行指令或数据结构可以在网络接口模块(例如“NIC”)内的RAM中缓冲，并且然后最终传送到计算机系统RAM并且/或者传送到计算机系统处的较不易失的计算机存储介质(装置)。因此，应当理解，非暂时性计算机可读存储介质(装置)可以包括在也(或甚至主要)利用传输介质的计算机系统部件中。
计算机可执行指令包括例如指令和数据，指令和数据当在处理器处执行指令和数据时使得通用计算机、专用计算机或专用处理装置执行特定功能或功能组。在一些实施方式中，在通用计算机上执行计算机可执行指令，以将通用计算机变成实现本公开内容的要素的专用计算机。计算机可执行指令可以是例如二进制文件、诸如汇编语言的中间格式指令、或甚至是源代码。尽管已经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了主题，但应理解，所附权利要求书中限定的主题不一定限于上述描述的特征或动作。而是，描述的特征和动作被公开为实现权利要求书的示例形式。
本领域技术人员将理解，可以在具有许多类型的计算机系统配置的网络计算环境中实践本公开内容，计算机系统配置包括个人计算机、台式计算机、膝上型计算机、消息处理器、手持装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费电子、网络PC、小型计算机、大型计算机、移动电话、PDA、平板电脑、寻呼机、路由器、交换机等。还可以在通过网络来链接(通过硬连线数据链路、无线数据链路或通过硬连线和无线数据链路的组合)的本地和远程计算机系统均执行作业的分布式系统环境中实践本公开内容。在分布式系统环境中，程序模块可以定位在本地和远程存储器存储装置两者中。
还可以在云计算环境中实现本公开内容的实施方式。在本说明书中，“云计算”被定义为用于实现对可配置计算资源的共享池的按需网络访问的模型。例如，可以在市场中采用云计算来提供对可配置计算资源的共享池的普遍且方便的按需访问。可以经由虚拟化快速供应，并且以低管理精力或服务提供商交互来释放，并且然后相应地扩展可配置计算资源的共享池。
云计算模型可以包括诸如例如按需自助服务、广泛的网络访问、资源池、快速弹性、测量服务等的各种特性。云计算模型还可以开放诸如例如软件即服务(“SaaS”)、平台即服务(“PaaS”)和基础设施即服务(“IaaS”)的各种服务模型。还可以利用诸如私有云、社区云、公共云、混合云等的不同的部署模型来部署云计算模型。在本说明书和权利要求书中，“云计算环境”是采用云计算的环境。
图11示出了可以被配置成执行上述过程中的一个或更多个的示例性计算装置1100的框图。将理解，数字UAV定位系统1100可以通过诸如计算装置1100的一个或更多个计算装置实现。如图11所示，计算装置1100可以包括处理器1102、存储器1104、存储装置1106、I/O接口1108以及通信接口1110，这些可以通过通信基础设施1112的方式通信地耦合。尽管图11中示出了示例性计算装置1100，但图11中示出的部件不旨在限制。可以在其他实施方式中使用附加或替选部件。此外，在某些实施方式中，计算装置1100可以包括比图11中示出的部件更少的部件。现在将另外详细地描述图11中示出的计算装置1100的部件。
在特定实施方式中，处理器1102包括用于执行指令(诸如构成计算机程序的指令)的硬件。作为示例而非通过限制的方式，为了执行指令，处理器1102可以从内部寄存器、内部缓存、存储器1104或存储装置1106检索(或提取)指令并且对其进行解码和执行。在特定实施方式中，处理器1102可以包括用于数据、指令或地址的一个或更多个内部缓存。作为示例而非通过限制的方式，处理器1102可以包括一个或更多个指令缓存、一个或更多个数据缓存、以及一个或更多个转换旁视缓冲器(TLB)。指令缓存中的指令可以是存储器1104或存储1106中的指令的副本。
存储器1104可以用于存储用于由处理器执行的数据、元数据和程序。存储器1104可以包括易失性和非易失性存储器中的一个或更多个，诸如随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、固态盘(“SSD”)、闪存、相变存储器(“PCM”)或其他类型的数据存储。存储器1104可以是内部的或分布式存储器。
存储装置1106包括用于存储数据或指令的存储。作为示例而非通过限制的方式，存储装置1106可以包括上述的非暂时性存储介质。存储装置1106可以包括硬盘驱动器(HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(USB)驱动器或这些中的两个或更多个的组合。在适当的情况下，存储装置1106可以包括可移动或不可移动的(或固定的)介质。存储装置1106可以在计算装置1100的内部或外部。在特定实施方式中，存储装置1106是非易失性固态存储器。在其他实施方式中，存储装置1106包括只读存储器(ROM)。在适当的情况下，该ROM可以是掩模编程ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可变ROM(EAROM)或闪存或这些中的两个或更多个的组合。
I/O接口1108允许用户向计算装置1100提供输入，从计算装置1100接收输出，并且以其他方式向计算装置1100传送数据并且从计算装置1100接收数据。I/O接口1108可以包括鼠标、小键盘或键盘、触摸屏、摄像机、光学扫描仪、网络接口、调制解调器、其他已知的I/O装置或这样的I/O接口的组合。I/O接口1108可以包括用于向用户呈现输出的一个或更多个装置，包括但不限于图形引擎、显示器(例如显示屏)、一个或更多个输出驱动器(例如显示器驱动器)、一个或更多个音频扬声器以及一个或更多个音频驱动器。在某些实施方式中，I/O接口1108被配置成向显示器提供图形数据用于呈现给用户。图形数据可以是一个或更多个图形用户界面和/或如可以服务于特定实现的任何其他图形内容的表示。
通信接口1110可以包括硬件、软件或两者。在任何情况下，通信接口1110可以提供用于计算装置1100与一个或更多个其他计算装置或网络之间的通信(诸如例如基于分组的通信)的一个或更多个接口。作为示例而非通过限制的方式，通信接口1110可以包括用于与以太网或其他有线网络通信的网络接口控制器(NIC)或网络适配器，或用于与诸如WI-FI的无线网络通信的无线NIC(WNIC)或无线适配器。
附加地或替选地，通信接口1110可以促进与自组织网络、个域网(PAN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)、或者因特网的一个或更多个部分或这些中的两个或更多个的组合的通信。这些中的一个或更多个的一个或更多个部分可以是有线的或无线的。作为示例，通信接口1110可以促进与无线PAN(WPAN)(诸如例如蓝牙WPAN)、WI-FI网络、WI-MAX网络、蜂窝电话网络(诸如例如全球移动通讯系统(GSM)网络)、或其他合适的无线网络或其组合的通信。
另外，通信接口1110可以促进各种通信协议的通信。可以使用的通信协议的示例包括但不限于数据传输介质、通信装置、传输控制协议(“TCP”)、因特网协议(“IP”)、文件传输协议(“FTP”)、远程登录、超文本传输协议(“HTTP”)、安全超文本传输协议(“HTTPS”)、会话发起协议(“SIP”)、简单对象访问协议(“SOAP”)、可扩展标记语言(“XML”)及其变体、简单邮件传输协议(“SMTP”)、实时传输协议(“RTP”)、用户数据报协议(“UDP”)、全球移动通讯系统(“GSM”)技术、码分多址(“CDMA”)技术、时分多址(“TDMA”)技术、短消息服务(“SMS”)、多媒体消息服务(“MMS”)、射频(“RF”)信令技术、长期演进(“LTE”)技术、无线通信技术、带内和带外信令技术以及其他合适的通信网络和技术。
通信基础设施1112可以包括将计算装置1100的部件彼此耦合的硬件、软件或两者。作为示例而非通过限制的方式，通信基础设施1112可以包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强型工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、INFINIBAND互连、低脚数(LPC)总线、存储器总线、微通道架构(MCA)总线、外围部件互连(PCI)总线、插槽(PCIe)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会本地(VLB)总线、或另一合适的总线或其组合。
在前述说明书中，已经参考本公开内容的特定示例性实施方式描述了本公开内容。参考本文讨论的细节描述了本公开内容的各种实施方式和方面，并且附图示出了各种实施方式。以上描述和附图是对本公开内容的说明，而不应被解释为限制本公开内容。描述了许多具体细节以提供对本公开内容的各种实施方式的透彻理解。
在不脱离本公开内容的精神或本质特征的情况下，可以以其他特定的形式实施本公开内容。描述的实施方式在所有方面都应被视为仅是说明性的而非限制性的。例如，可以用更少或更多的步骤/动作来执行本文描述的方法，或者可以以不同的顺序执行步骤/动作。另外，本文描述的步骤/动作可以彼此并行地、或者与相同或相似的步骤/动作的不同实例并行地重复或执行。因此，本申请的范围由所附权利要求书而不是由前述的描述来指示。落入权利要求书的等同物的含义和范围内的所有变化都应涵盖在本申请的范围内。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
基于在第一时间处从卫星发射到UAV的信号的波长的数目、在第二时间处所述信号的波长的数目、在所述第一时间处的RTK校正数据以及在所述第二时间处的RTK校正数据，在所述UAV的飞行任务期间由至少一个处理器确定在所述第一时间处的所述UAV的位置以及在所述第二时间处的所述UAV的位置；
通过检测附接至所述UAV的摄像机的快门何时打开，在所述飞行任务期间由所述至少一个处理器识别附接至所述UAV的所述摄像机拍摄场地的数字空中图像的时间；
检测在附接至所述UAV的所述摄像机拍摄所述数字空中图像的时间处所述UAV的姿态，其中，所述姿态包括与所述UAV拍摄所述数字空中图像的时间相对应的所述UAV的俯仰、滚转和偏航的度量；以及
基于拍摄所述数字空中图像的时间、在附接至所述UAV的所述摄像机拍摄所述数字空中图像的时间处所述UAV的所述姿态、在所述第一时间处所述UAV的位置以及在所述第二时间处的所述UAV的位置，由所述至少一个处理器确定所述摄像机的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于在拍摄所述数字空中图像的时间处所述摄像机的位置来修改所述UAV的导航。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括部分地基于所述场地的所述数字空中图像和在拍摄所述数字空中图像的时间处所述摄像机的位置来生成所述场地的三维表示。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括通过在所述第一时间处所述UAV的位置与所述第二时间处的所述UAV的位置之间进行插值来确定在拍摄所述数字空中图像的时间处所述UAV的位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述UAV的位置包括附接至所述UAV的GPS接收器的位置，并且确定所述摄像机的位置包括：
基于在附接至所述UAV的所述摄像机拍摄数字图像的时间处检测到的所述UAV的姿态，根据所述GPS接收器和所述摄像机的位置生成距离矢量；以及
将所述距离矢量应用于在拍摄所述数字空中图像的时间处所述GPS接收器的位置。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述UAV的所述飞行任务期间，利用从卫星接收的时间传输使所述UAV的飞行控制器时钟与GPS卫星同步；
利用所述飞行控制器时钟来检测所述第一时间、所述第二时间以及附接至所述UAV的所述摄像机拍摄所述数字空中图像的时间；以及
利用所述飞行控制器时钟来同步在所述第一时间处的所述RTK校正数据和在所述第二时间处的所述RTK校正数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，检测附接至所述UAV的所述摄像机拍摄数字空中图像的时间还包括通过光传感器检测当所述摄像机快门打开时由所述摄像机生成的闪光。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，确定在所述第一时间处所述UAV的位置包括在所述飞行任务期间接收由包括多个参考站的RTK网络或对应于所述飞行任务的所述场地处的参考站中的至少一个生成的RTK校正数据的馈送。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
发送关于开始所述飞行任务的指示；以及
响应于发送所述指示，在所述飞行任务期间由所述UAV接收所述RTK校正数据的馈送，所述RTK校正数据的馈送包括在所述第一时间处的所述RTK校正数据和在所述第二时间处的所述RTK校正数据。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述飞行任务期间由所述至少一个处理器确定在第三时间处所述UAV的位置的计算的质量，其中，确定所述计算的质量包括确定所述计算是固定的还是浮动的；以及
基于对所述计算的质量的确定来修改所述UAV的飞行。
11.一种方法，包括：
基于在第一时间处从卫星发射到UAV的信号、在第二时间处的信号、在所述第一时间处的RTK校正数据以及在所述第二时间处的RTK校正数据，由至少一个处理器计算在所述第一时间处所述UAV的位置以及在所述第二时间处所述UAV的位置；
基于附接至所述UAV的摄像机的快门打开时UAV的测量，由所述至少一个处理器识别所述UAV拍摄场地的数字空中图像的时间；
获得与所述UAV拍摄所述数字空中图像的时间相对应的所述UAV的姿态，其中，姿态数据包括与所述UAV拍摄所述数字空中图像的时间相对应的所述UAV的俯仰、滚转和偏航的度量；
基于在拍摄所述数字空中图像的时间处所述UAV的姿态、在所述第一时间处所述UAV的位置以及在所述第二时间处的所述UAV的位置来确定在拍摄所述数字空中图像的时间处所述摄像机的位置；以及
基于所述数字空中图像和在拍摄所述数字空中图像的时间处的所确定的所述摄像机的位置来生成所述场地的三维表示。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述场地的所述数字空中图像没有地面控制点，所述方法还包括在不使用地面控制点的情况下生成所述场地的三维表示。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括从第三方服务器或所述场地的参考站中的至少一个获得RTK校正数据。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述UAV的位置包括附接至所述UAV的GPS接收器的位置，并且确定所述摄像机的位置还包括：
基于在附接至所述UAV的所述摄像机拍摄数字图像的时间处检测到的所述UAV的姿态，根据所述GPS接收器和所述摄像机的位置生成距离矢量；以及
将所述距离矢量应用于在拍摄所述数字空中图像的时间处所述GPS接收器的位置。
15.一种系统，包括：
UAV，具有附接至所述UAV的摄像机；
至少一个处理器；以及
在其上存储指令的至少一个非暂时性计算机可读存储介质，该指令在由所述至少一个处理器执行时使得所述系统进行如下操作：
基于在第一时间处从卫星发射到UAV的信号的波长的数目、在第二时间处所述信号的波长的数目、在所述第一时间处的RTK校正数据以及在所述第二时间处的RTK校正数据，在所述UAV的飞行任务期间确定在所述第一时间处所述UAV的位置以及在所述第二时间处所述UAV的位置；
通过检测附接至所述UAV的所述摄像机的快门何时打开，在所述飞行任务期间识别附接至所述UAV的所述摄像机拍摄场地的数字空中图像的时间；
检测在附接至所述UAV的所述摄像机拍摄所述数字空中图像的时间处所述UAV的姿态，其中，所述姿态包括与所述UAV拍摄所述数字空中图像的时间相对应的所述UAV的俯仰、滚转和偏航的度量；以及
基于拍摄所述数字空中图像的时间、在附接至所述UAV的所述摄像机拍摄所述数字空中图像的时间处所述UAV的所述姿态、在所述第一时间处所述UAV的位置以及在所述第二时间处所述UAV的位置，确定所述摄像机的位置。
16.根据权利要求15所述的系统，还包括指令，该指令在由所述至少一个处理器执行时使得所述系统进行如下操作：部分地基于所述场地的所述数字空中图像和在拍摄所述数字空中图像的时间处所述摄像机的位置来生成所述场地的三维表示。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，识别附接至所述UAV的所述摄像机拍摄所述数字空中图像的时间还包括检测由所述摄像机生成的信号，其中，所述信号触发所述快门打开。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述UAV包括单频GPS接收器，并且确定所述UAV的位置包括：固定所述GPS接收器与所述卫星之间的全波长的数目。
19.根据权利要求15所述的系统，其中，所述UAV的位置包括附接至所述UAV的GPS接收器的位置，并且还包括指令，该指令在由所述至少一个处理器执行时，使得所述系统进行如下操作：
通过在所述第一时间处所述GPS接收器的位置与所述第二时间处所述GPS接收器的位置之间进行插值来确定在拍摄所述数字空中图像的时间处所述GPS接收器的所述位置；
基于在拍摄所述数字空中图像的时间处检测到的所述UAV的姿态，根据所述GPS接收器和所述摄像机的位置生成距离矢量；以及
将所述距离矢量应用于在拍摄所述数字空中图像的时间处所述GPS接收器的所述位置。
20.根据权利要求15所述的系统，还包括指令，该指令在由所述至少一个处理器执行时，使所述系统进行如下操作：
在所述飞行任务期间确定在第三时间处所述UAV的位置的计算的质量，其中，确定所述计算的质量包括确定所述计算是固定的还是浮动的；以及
基于对所述计算的质量的确定来修改所述UAV的飞行。
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