CN108885451A - 用于控制可移动物体的方法和*** - Google Patents

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宋健宇
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Abstract

提供了用于控制诸如无人机的可移动物体的技术。控制物体和可控物体之间的基线变化可以基于来自控制物体和可控物体的卫星导航测量值以厘米或亚厘米级精度来确定。基线变化可以映射到可控物体的状态变化。可以生成控制命令以实现可控物体的状态变化。

Description

用于控制可移动物体的方法和***
背景技术
现代无人机(UAV)用于执行各种任务，例如导航、监视和跟踪、遥感、搜索以及救援、科学研究等。为了实现这样的任务，通常需要以精确的方式(例如在厘米或亚厘米级别)控制无人机。现有技术无法以令人满意的精度实现对无人机的控制。
发明内容
提供了用于控制可移动物体的方法、***和设备。根据实施例，提供了一种用于控制可控物体的计算机实现的方法。该方法包括基于来自控制物体的第一位置传感器和可控物体的第二位置传感器的测量值来确定控制物体与可控物体之间的基线的变化，至少部分地基于映射函数将所述基线变化映射到可控物体的对应的状态变化，并且生成一个或多个控制命令以实现可控物体的所述状态变化。
在一些实施例中，可控物体是无人机(UAV)。
在一些实施例中，控制物体是UAV。
在一些实施例中，第一位置传感器和第二位置传感器是卫星导航接收器。
在一些实施例中，确定基线变化包括以厘米级别或亚厘米级别的精度确定控制物体和可控物体之间的基线。
在一些实施例中，其中确定基线变化包括基于来自第一位置传感器和第二位置传感器的测量值获得双差分测量值；并基于所述双差分测量值来固定载波相位模糊度。
在一些实施例中，所述可控物体的状态变化是位置改变，并且控制命令是位置控制命令。在一些实施例中，所述可控物体的状态变化包括可控物体的预定程序的启用或停用。在一些实施例中，所述可控物体的状态变化包括改变可控物体的部件或搭载物的操作。
在一些实施例中，该方法还包括在生成一个或多个控制命令之后确定可控物体与控制物体之间的更新的基线；以及基于所述更新的基线生成一个或多个附加的控制命令以实现可控物体的状态变化。
根据实施例，提供了一种遥控终端。该遥控终端包括卫星导航接收器，被配置为接收来自一个或多个卫星的卫星信号；存储器，用于存储一个或多个计算机可执行指令；以及一个或多个处理器，被配置为访问所述存储器并执行所述计算机可执行指令以执行一种方法，所述方法包括：至少部分地基于来自所述卫星导航接收器的测量值来确定所述遥控终端与可控物体之间的基线的变化，至少部分基于映射函数将所述基线变化映射到可控物体的对应的状态变化，并且生成一个或多个控制命令以实现可控物体的所述状态变化。
在一些实施例中，控制物体是无人机(UAV)。
在一些实施例中，确定基线变化包括从可控物体接收附加测量值，并且基于来自卫星导航接收器的测量值和来自可控物体的附加测量值来固定载波相位模糊度。
在一些实施例中，所述可控物体的状态变化是位置改变，并且所述控制命令是位置控制命令。在一些实施例中，所述可控物体的状态变化是速度的改变，并且所述控制命令是速度控制命令。在一些实施例中，所述可控物体的状态变化包括改变所述可控物体的部件或搭载物的操作。在一些实施例中，所述可控物体的状态变化包括可控物体的导航路径的属性的改变。
在一些实施例中，该方法还包括在生成一个或多个控制命令之后确定遥控终端和可控物体之间的更新的基线；以及基于更新的基线生成一个或多个附加的控制命令以实现可控物体的状态变化。
根据实施例，提供了一种无人机(UAV)。该无人机包括卫星导航接收器，被配置为接收来自一个或多个卫星的卫星信号；存储器，用于存储一个或多个计算机可执行指令；以及一个或多个处理器，被配置为访问所述存储器并执行所述计算机可执行指令以执行一种方法，所述方法包括：至少部分地基于来自所述卫星导航接收器的测量值来确定控制物体与所述UAV之间的基线的变化；至少部分基于映射函数将所述基线变化映射到所述UAV的对应状态变化；并且生成一个或多个控制命令以实现无人机的状态变化。
在一些实施例中，确定基线变化包括从控制物体接收附加测量值；以及基于来自卫星导航接收器的测量值和来自控制物体的附加测量值来固定载波相位模糊度。
在一些实施例中，该方法还包括在执行所述一个或多个控制命令之后确定UAV与控制物体之间的更新的基线；以及基于所述更新的基线生成一个或多个附加的控制命令以实现UAV的状态变化。
根据实施例，提供了一种控制***。所述控制***包括存储器，用于存储一个或多个计算机可执行指令；和一个或多个处理器，被配置为访问所述存储器并执行所述计算机可执行指令以执行一种方法，所述方法包括：基于来自所述控制物体的第一位置传感器和可控物体的第二位置传感器的测量值确定控制物体和可控物体之间的基线变化；至少部分基于映射函数将所述基线变化映射到所述可控制物体的对应状态变化；以及生成一个或多个控制命令以实现可控物体的状态变化。
应该理解的是，本发明的不同方面可以单独地、共同地或彼此组合地理解。此处描述的本发明的各个方面可以应用于下面阐述的任何特定应用或任何其他类型的可移动和/或静止物体之间的数据通信。
通过阅读说明书、权利要求书和附图，本发明的其他目的和特征将变得显而易见。
附图说明
在所附权利要求中具体阐述了本发明的新颖特征。通过参考以下详细描述和附图可获得对本发明的特征和优点的更好理解，所述详细描述阐述了利用本发明原理的说明性实施例，附图中：
图1示出根据实施例的用于控制可移动物体的示例性方法。
图2示出了根据实施例的用于实现本发明描述的技术的示例性***。
图3示出了根据实施例的用于实现本发明描述的技术的另外的示例性***。
图4示出了根据实施例的示例性控制物体。
图5示出了根据实施例的用于控制物体的示例性过程。
图6示了根据实施例的一对示例性接收器。
图7示出了根据实施例的用于确定一对接收器之间的基线的示例性过程。
图8示出了根据实施例的基于基线变化的示例性控制方法。
图9示出了根据实施例的基于基线变化的另外的示例性控制方法。
图10示出根据实施例的用于控制可控物体的状态的示例性过程。
图11示出了根据实施例的用于控制UAV的示例性控制方案。
图12示出了根据实施例的包括载体和搭载物的可移动物体。
图13示出了根据实施例的用框图说明的用于控制可移动物体的***的示意图。
具体实施方式
提供UAV的精确远程控制的能力是非常需要的，特别是在减小UAV尺寸和更复杂的部署环境的情况下。例如，可能希望能够控制无人机在厘米级或亚厘米级的运动，以便在狭小的空间中进行机动，或者执行空间敏感的操作。
现有的远程控制方法不能精确控制无人机。例如，配备有操纵杆的传统遥控终端可能能够将操纵杆的机械运动转化成相应的遥控命令以改变无人机的方位或速度。配备有一个或多个传感器(例如，陀螺仪、加速度计)的遥控终端(例如，智能电话或平板电脑)可以检测终端的移动(例如，方位或加速度的变化)，并将这些移动转换为对无人机对应的控制命令。然而，这种方法通常仅限于控制无人机的方向或速度，并且不能提供无人机的精确位置控制。
提供用于精确地控制可移动物体以解决上面讨论的一些或所有问题的***、设备和方法。具体而言，可以以厘米级别或亚厘米级别(例如毫米级别)的精度来确定控制可移动物体(例如用于UAV的遥控终端)和可控可移动物体(例如UAV)之间的基线矢量(也称为基线)。例如，可以基于由控制可移动物体和/或可控可移动物体携带的位置传感器的测量值，使用实时动态(RTK)或类似技术来确定基线。位置传感器的例子包括卫星导航(satnav)***接收器(也称为satnav接收器)。
基线的变化(也称为基线变化、基线矢量变化或基线变化矢量)可以使用预定映射函数映射到可控物体的对应状态变化。基线变化可以由控制可移动物体、可控可移动物体或两者的移动导致。可控物体的对应状态变化可以包括位置改变、速度和/或加速度的改变、方向改变、导航路径改变、可控物体的功能的启用或停用和类似的变化。有利地，具有厘米或亚厘米精度的控制物体和受控物体之间的基线的精确测量允许对受控物体进行精确控制。根据附图讨论这些和其他实施例。
图1示出根据实施例的用于控制可移动物体的示例性方法。特别是，可以将控制可移动物体102(也称为控制物体、控制设备或控制平台)和可控可移动物体104(也称为可控物体)之间的基线矢量变化108映射到可控可移动物体104的对应状态变化112。
控制可移动物体102可以包括被配置为控制另一个物体的遥控终端、UAV或本文描述的任何其他合适的可移动物体。可控可移动物体104可以包括UAV或本文所述的可以由另一个物体远程控制的任何其他合适的可移动物体。例如，控制可移动物体102可以被配置为控制可控可移动物体104。可控可移动物体104可以或可以不被配置为自主移动。
可以测量控制可移动物体102和可控可移动物体104之间的基线矢量(也称为基线)。基线矢量可以从控制可移动物体102到可控可移动物体104，反之亦然。基线矢量可以包括沿着合适坐标系的各轴(例如，X、Y和Z轴)的多个矢量分量，该合适的坐标系可以是全局或局部坐标系。
基线矢量可以定期测量。在一些实施例中，可以在0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz、20Hz、50Hz的频率或任何其他合适的频率下测量基线矢量。基线矢量测量的频率可以是可配置的，例如由用户或***管理员配置。基于例如资源可用性(例如，CPU、存储器、网络带宽)、操作环境条件(例如，信号强度、干扰、信噪比(SNR)、天气)、用户命令等因素，测量频率可以是恒定的或随时间变化。
如图1所示，当控制可移动物体102位于位置p1 116并且可控可移动物体104位于位置p3 120时，可以在第一时间点t1处或其附近测量第一基线矢量106。随后，当控制可移动物体102移动到位置p2 118并且可控可移动物体104位于位置p3 120处时，可以在第二时间点t2处或其附近测量第二基线矢量110。随后，当控制可移动物体102位于位置p2 118处并且可控可移动物体104移动到位置p4 122时，可以在第三时间点t3或其附近测量第三基线矢量114。
至少部分地基于来自控制可移动物体102所携带的第一位置传感器103的测量值和/或来自可控可移动物体104所携带的第二位置传感器105的测量值来确定基线矢量。通常，可移动物体的位置被认为与可移动物体的位置传感器的位置相同。位置传感器可以被配置为获得对确定各个位置传感器的位置有用的信息。位置传感器的例子包括卫星导航接收器。
卫星导航***使用卫星来提供自主的地理空间定位。具体而言，卫星导航接收器可以被配置为接收由一个或多个卫星发射的卫星信号，例如通过无线电。可以处理卫星信号(例如，通过卫星导航接收器的电路或可操作地连接到卫星导航接收器的处理器)以确定卫星导航接收器的位置(例如，经度、纬度和/或高度)。卫星导航***可以提供全球或区域覆盖。具有全球覆盖的卫星导航***可称为全球导航卫星***(GNSS)。GNSS的例子包括美国提供的NAVSTAR全球定位***(GPS)，俄罗斯提供的GLONASS，中国提供的北斗导航卫星***(或北斗二号)，以及欧盟提供的Galileo。区域覆盖的卫星导航***的例子包括中国提供北斗一号，印度提供的印度星座导航(NAVIC)和日本提供的Quazi-Zenith卫星***(QZSS)。
卫星导航接收器接收的卫星信号可以包括测距码和导航数据(也称为导航信息)。测距码可以包括伪随机噪声(PRN)号码，并且可以由卫星导航接收器进行关联以确定卫星信号到接收器的传播时间(并且因此确定卫星和接收器之间的距离)。PRN号码可以包括普通公众的粗略/采集(C/A)编码和军用限制精度(P)编码。导航数据可以包括关于卫星的详细信息，例如时间信息，时钟偏差参数，卫星的状态和健康，卫星星历(例如轨道信息)，年历数据(例如，卫星网络概要、误差校正)等。测距码和导航数据可以被调制到载波上并从卫星发送到卫星导航接收器。在一些实施例中，测距码和/或导航数据可以在多于一个频率上传送，例如在L1(1575.42MHz)和L2(1227.60MHz)上传送。以多个频率传输卫星导航卫星信号可以提供冗余、抵抗干扰和误差校正的好处。在各种实施例中，卫星导航接收器可以被配置为接收以一个、两个或多个频率发射的信号。
卫星导航接收器接收的卫星信号(例如，GNSS信号)可用于进行诸如与时间、距离、位置等相关的测量(也称为卫星测量)。卫星测量可以包括码相位测量和载波相位测量。有利地，使用载波相位测量可以提供具有厘米级或亚厘米级(例如毫米级)精度的测量值。另外，使用任何合适的差分处理技术(例如，单差分，双差分或三差分技术)，可以将从不同实体接收和/或由不同实体接收的卫星信号进行差分以减少某些测量误差。例如，从不同卫星接收的卫星信号可以被差分以导出卫星差分测量值，消除或减轻与接收器相关的误差(例如，接收器时钟误差)。另外地或可选地，由不同接收器接收的卫星信号可以被差分以导出接收器差分测量值，消除或减轻卫星相关的误差(例如，卫星时钟误差)或者由传播介质(例如，电离层或对流层)导致的误差。
在一些实施例中，可以在控制可移动物体102和可控可移动物体104之间传输位置信息(例如，GNSS测量值、误差校正等)，以便确定控制可移动物体102和可控可移动物体104之间的基线矢量。这种位置信息可以以单向或双向通信的形式传送。在一个示例中，可控可移动物体104可以被配置为向控制可移动物体102提供其卫星导航测量值，然后控制可移动物体102可以计算其自身的测量值和接收到的测量值之间的差值(即接收器差值测量值)。在另一个示例中，控制可移动物体102可以被配置为向可控可移动物体104提供其卫星导航测量值，然后可控可移动物体104可以计算其自身测量值和接收到的测量值之间的差值(即接收器差值测量值)。在另一个示例中，控制可移动物体102和可控可移动物体104可以被配置为以双向通信交换包括卫星导航测量值的位置信息。
控制可移动物体102与可控可移动物体104之间的基线变化108可以通过比较在第一时间点t1处或其附近测量的第一基线矢量106和在第二时间点t2处或其附近测量的第二基线矢量110来确定。为了简化讨论，图1中示出了可控可移动物体104保持静止时仅由控制可移动物体102的位置变化引起的基线变化108。然而，通常，基线变化108可以由控制可移动物体102、可控可移动物体104或两者的位置变化引起。基线变化可以由包括多个沿着合适的坐标系的各个轴(例如X、Y和/或Z)的矢量分量的矢量来表示。
基线变化108可基于预定的映射函数映射到可控可移动物体104的对应状态变化112。可控物体的状态可以与例如可控物体的位置、方向或移动相关。例如，沿着坐标系的X、Y和Z轴的基线变化矢量(3cm、4cm、5cm)可以被映射到可控可移动物体104在同一坐标系或者不同坐标系中的对应移动矢量(30cm、40cm、50cm)。在另一个示例中，基线变化可以由可控可移动物体104的移动引起，并且可控可移动物体104的相应状态变化可以是该移动的逆转，因此可控移动物体104基本上随着时间保持相同的位置(例如，处于悬停状态)。
可控可移动物体104的这种状态变化的其它例子可包括方位、移动方向、速度或速率(线性或角度)、加速度(线性或角度)、导航路径或模式、操作模式和/或可控可移动物体104的功能的变化。例如，可控可移动物体104的速度可增加或减少基于预定的映射函数和基线变化矢量计算的量。在另一个示例中，可控可移动物体104的航向可以改变基于预定映射函数和基线变化矢量计算的角度。在另一个示例中，可控可移动物体104可以在圆形飞行路径中飞行，并且圆形飞行路径的半径可以根据基线矢量变化而改变。在另一个示例中，可控可移动物体104可以从第一类型的飞行路径(例如直线路径)改变为第二类型的飞行路径(例如，“S”形路径)。
在一些其他示例中，可控可移动物体104的状态变化可以包括对可控可移动物体104的功能或部件的启用、停用或其他控制。这种功能的示例可以包括自动着陆、自动发射、悬停、对感兴趣物体(例如，人或车辆)的追踪、避障、图像(例如静止图像或视频)捕获、音频信号记录、搭载物的载体调整，等等。例如，当基线变化被确定为匹配预定模式(例如，“V”形模式)时，可控可移动物体104上的成像装置可被控制以捕捉一个或多个图像。
可以将基线变化矢量作为输入提供给预定映射函数，以获得可控可移动物体的相应状态变化作为输出。取决于期望的状态变化类型，可以提供任何合适的映射函数。例如，映射函数可以将矢量映射到矢量、旋转角度、速度变化、加速度变化或诸如上面讨论的任何其他状态变化。在一些实施例中，除了基线变化矢量之外，映射函数还可以在提供输出时作为输入考虑情景信息或以其他方式并入对情景信息的考虑。这种情景信息可以包括时间和/或空间因素、控制可移动物体102和/或可控可移动物体104的特性、周围环境等。例如，给定相同的基线变化作为输入，映射函数可以根据一天中的时间(例如，白天与夜间)、控制物体或可控物体的位置(例如，室内与室外)、可控物体的状态(例如，电池水平)等来产生不同的状态变化作为输出。
一个或多个映射函数可以作为一个或多个指令存储在存储器单元中。存储器单元可位于控制可移动物体102、可控可移动物体104或不同设备或***(例如，基站或云计算设备)上。在一些实施例中，提供默认映射函数。可选地，映射函数可以从多个映射函数中动态选择。
映射函数的选择可以基于任何合适的标准，诸如与时间和/或位置、控制可移动物体102和/或可控可移动物体104的特征、周围环境或其他情景信息相关。给定不同情景下相同的基线变化，可以选择不同的映射函数。在一个示例中，不同的映射函数可以对应于不同类型的控制可移动物体102和/或可控可移动物体104。不同物体类型可以具有不同的重量、尺寸、容量、范围、燃料类型、推进机构以及其他特性。在另一个例子中，取决于其当前状态，例如其当前高度、纬度、经度、速度、速率、方向、朝向和/或飞行路径，针对相同的控制可移动物体102或者可控可移动物体104，可以选择多个不同的映射函数中的一个。控制可移动物体102或者可控可移动物体104的当前状态还可以包括可移动可控物体的一个或多个部件的状态，例如其电源、计算机硬件或软件、存储单元、传感器、推进单元等等的状态。可以基于来自可移动物体上的一个或多个传感器的传感器数据确定可移动物体的当前状态。在另一个示例中，可以基于围绕控制可移动物体102和/或可控可移动物体104的环境来选择不同的映射函数。例如，可以根据天气状况，可移动物体是在室内或室外，周围环境的复杂性(例如，地形特征、障碍物的存在、开放性)，干扰水平或SNR等来选择不同的映射函数。
用于实现可控可移动物体104的状态变化112的控制数据可以由控制可移动物体102上的一个或多个处理器生成并且被发送到可控可移动物体104。可选地，用于实现状态变化112的控制数据可以由可控可移动物体104上的一个或多个处理器生成。在一些实施例中，控制可移动物体102和可控可移动物体104上的处理器的组合可以被配置为生成控制数据。控制数据的示例可以包括可控可移动物体104的目标位置的坐标，可控可移动物体104的移动矢量或多个矢量，可控可移动物体104相对于一个或多个轴的一个或多个线速度或角速度，可控可移动物体104相对于一个或多个轴的一个或多个线加速度或角加速度，用于启用、停用或者以其他方式控制可控可移动物体104的一个或多个模块的命令等。控制数据的其他示例可以包括启用、停用或以其他方式控制可控可移动物体104的功能、程序、过程、部件或搭载物的命令。
在一些实施例中，控制数据可由可控可移动物体104上的一个或多个处理器或控制器处理或执行，以生成可控可移动物体104的一个或多个模块(例如，推进单元)的控制信号(例如，以实现可移动可控物体104的期望位置和/或方向)。在一些其他实施例中，控制数据可以被待控制的一个或多个模块(例如，推进单元、传感器)直接处理或执行。
在一些实施例中，可控可移动物体104和/或控制可移动物体102上的处理器可以实现控制回路反馈机制(也称为反馈环控制机制)，比如比例-积分-微分(PID)控制器。控制回路反馈机制可以被用于基于当前状态更新控制变量以实现期望的效果。例如，PID控制器可以被配置为计算误差值作为当前状态(例如，控制可移动物体102和可控可移动物体104之间的当前基线矢量，可控可移动物体的当前位置，速度或者加速度)和目标状态之间的差值，并且试图通过调整控制变量(例如，可控可移动物体104的角速度或速度)来随时间的变化使误差值最小化。例如，如图1所示，在状态变化112之后，可控可移动物体104可以移动到位置p4122，并且可以以与上述第一基线矢量106类似的方式计算当前(第三)基线矢量114。可以将当前基线矢量114与目标基线矢量进行比较以确定误差值。可基于可控可移动目标104的目标位置或目标移动矢量来确定目标基线矢量。目标位置、目标移动矢量或目标基线矢量可基于映射函数来确定。可选地，可以使用基线矢量114来估计当前位置，该当前位置与目标位置进行比较以导出误差值。
控制变量(例如，可控可移动物体104的速度或加速度)可以在多于一次的迭代中被调整，以使误差值最小化，从而实现目标状态。一般情况下，可以越精确地测量状态，就可以越精确地测量误差值，并且可以越精确地调节控制变量。使用本文描述的技术，控制可移动物体102和可控可移动物体104之间的基线矢量可以以厘米或亚厘米级精度测量。因此，本文描述的技术可以被用于提供可移动物体的厘米级或亚厘米级的控制。
图2示出了根据实施例的用于实现本文描述的技术的示例性***。在示例性***200a中，可以基于由控制物体202的卫星导航接收器206接收的卫星信号和由可控物体204的卫星导航接收器208接收的卫星信号来确定控制物体202和可控物体204之间的基线。卫星导航接收器206和208被配置为接收来自一个或多个卫星210的卫星信号。卫星信号可以被控制物体202和/或可控物体204上的一个或多个处理器用于进行卫星导航测量，例如与距离、位置和时间有关的测量。例如，卫星信号可以用于确定(包括估计)控制物体202和可控物体204的位置。另外，如本文所述卫星信号可以用于确定控制物体202和可控物体204之间的基线。
控制物体202和可控物体204可以被配置为彼此通信。通信可以是单向或双向的。通信可以利用红外线、无线电、WiFi，局域网(LAN)、广域网(WAN)、点对点(P2P)网络、电信网络、云通信等中的一个或多个。控制物体202和可控物体204之间的通信可以用于获得或增强卫星导航测量。
在一些实施例中，控制物体202可以被配置为基于由所述卫星导航接收器206接收的卫星信号确定卫星导航测量值，并且为可控物体204提供该卫星导航测量值。可控物体204可以被配置为基于由所述卫星导航接收器208接收的卫星信号来确定卫星导航测量值。另外，可控物体204可以被配置利用从控制物体202接收的卫星导航测量值来校正、校准或以其他方式提高其自身卫星导航测量值的精度。例如，由控制物体202提供的卫星导航测量值可以包括与某些卫星或传播介质有关的误差信息。这种误差信息可以被可控物体204利用来校正其自身的与那些卫星或传播介质有关的测量值。在一些其他实施例中，控制物体202可以被配置为利用从可控物体202接收的卫星导航测量值来校正、校准或以其他方式提高其自身卫星测量值的精度。
卫星导航测量值可以包括或用于确定控制物体202和可控物体208之间的基线。基线的变化可以被映射到可控物体204的状态变化。可以产生用于实现该状态变化的控制信号。在各种实施例中，基线确定、映射和/或控制产生可以由控制物体202上的一个或多个处理器、可控物体204上的一个或多个处理器或两者的组合来确定。
例如，在一个实施例中，控制物体202可以被配置为，例如，基于由控制物体202进行的测量和由可控物体204进行的测量来确定基线及其变化。另外，控制物体202可以被配置为将基线变化映射到可控物体204的状态变化，生成用于实现状态变化的控制命令，并将控制命令发送到可控物体204。可控物体204可以被配置以执行控制命令来实现状态变化。在一些实施例中，控制命令可以指向于改变位置(位置控制命令)、速度(速度控制命令)、加速度(加速控制命令)或姿态(例如倾斜控制或方向控制)或可控物体204。
在另一个示例中，控制物体202可以被配置为确定基线及其改变，将基线变化映射到可控物体204的状态变化，并将状态变化发送到可控物体204。然后可控物体204可以基于接收到的状态变化生成用于实现该状态变化的控制信号(例如，用于一个或多个推进单元)。
在另一个示例中，控制物体202可以被配置为确定基线及其改变，将基线和/或基线变化传送到可控物体204。然后可控物体104可以将基线变化映射为状态变化，并且生成用于实现该状态变化的控制信号。
在另一个示例中，可控物体204可以被配置为，例如，基于由控制物体202进行的测量和由可控物体204进行的测量，确定基线及其改变。另外，可控物体204可以被配置为将基线变化映射为可控物体204的状态变化，并且生成用于实现该状态变化的控制信号。
在一些实施例中，用于实现状态变化的控制信号可以由控制回路反馈机制(例如，PID控制器)生成。控制回路反馈机制可以由可控物体204上的处理器，控制物体202上的处理器，或者二者的结合来实现。
仍然参考图2，在另一个示例性***200b中，控制物体202和可控物体204之间的基线可以由基站212确定。基站212可以包括任何计算设备(例如，主机服务器、台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、手机)或任何基于云计算的服务。如在***200a中所讨论的，控制物体202和可控物体204可以被配置为从卫星210接收卫星信号。另外，控制物体202和/或可控物体204可以被配置为使用任何合适的通信信道与基站212通信。例如，控制物体202和/或可控物体204可以被配置为向基站212提供测量数据(例如卫星导航测量值)。基站212可以被配置为基于接收到的测量数据计算控制物体202和可控物体204之间的基线。
在一些实施例中，基站212可以被配置为向控制物体202和/或可控物体204发送基线信息，该控制物体202和/或可控物体204可以被配置为使用预定映射函数确定可控物体204的对应状态变化。在其他一些实施例中，基站212可以确定与控制物体202和可控物体204之间的基线变化相对应的状态变化，并将关于状态变化的信息发送给控制物体202和/或可控物体204，然后它们产生相应的控制信号以实现状态变化。在一些其他实施例中，基站212可以被配置为确定与控制物体202和可控物体204之间的基线变化对应的状态变化，生成用于实现状态变化的控制命令，并且将控制命令发送到可控物体204和/或控制物体202。在一些实施例中，基站212和可控物体204之间的通信可以是可选的(如图2中的虚线所示)。
图3示出了根据实施例的用于实现本文描述的技术的另一个示例性***300。如图所示，控制物体302和/或可控物体304可以被配置为与一个或多个基站312进行通信。一个或多个基站312每个都可以至少包括卫星导航接收器314，卫星导航接收器314被配置为与一个或多个卫星310通信。每个基站312可以被配置为基于由其卫星导航接收器314接收到的信号来广播包括基站的已知位置以及卫星导航测量(例如，伪距)的信息。广播信息可以由可移动物体接收，例如控制物体302和/或可控物体304。广播信息可以用于校正或以其他方式增强由可移动物体获得的卫星导航测量值。例如，可以使用广播信息来校正与卫星相关的误差(例如，卫星时钟偏差、卫星轨道误差)，解释电离层和/或对流层延迟，解决载波相位模糊等。每个基站312可以被配置为在特定范围(例如，服务区域)内广播，并且多个基站312可以形成基站的网络(例如网络RTK、广域实时动态(WARTK)、差分GPS(DGPS)网络)以提供更广泛的覆盖。
控制物体302可以携带卫星导航接收器306，卫星导航接收器306被配置为从一个或多个卫星310接收卫星信号。可控物体304可以携带卫星导航接收器308，卫星导航接收器308被配置为从一个或多个卫星310接收卫星信号。卫星信号可以用来确定卫星导航测量值。另外，可以基于来自一个或多个基站312的广播信息来校正、增加、增强或以其他方式修改卫星导航测量值。控制物体302与基站312之间的通信可以是单向的(例如，仅从基站312广播)或双向的。可控物体304与基站312之间的通信可以是单向的(例如，仅从基站312广播)或双向的。
控制物体302和/或可控物体304可以被配置为基于它们的卫星导航测量值确定控制物体302和可控物体304之间的基线。例如，在一个实施例中，控制物体302可以被配置为基于卫星信号以及来自基站312的广播信息来确定控制物体302与基站312之间的第一基线(例如，具有厘米或亚厘米级别精度)。同样地，可控物体304可以被配置为基于卫星信号以及来自基站312的广播信息来确定可控物体304与基站312之间的第二基线(例如，具有厘米或亚厘米级别精度)。因此，控制物体302和可控物体304之间的基线可以基于第一基线和第二基线来确定(例如，由控制物体302和/或可控物体304上的一个或多个处理器)。可选地，控制物体302和可控物体304可以各自基于卫星导航信号和来自基站的广播信息来确定其各自的位置。然后控制物体302和可控物体304的位置可以用于确定控制物体302和可控物体304之间的基线。不管如何确定基线，如本文其他地方所讨论的，控制物体302和可控物体304之间的基线变化可以被检测，并且被映射为可控物体304的相应状态变化。
在另一个实施例中，可以使用控制物体302的位置变化来控制可控物体304，而不是使用控制物体302和可控物体304之间的基线变化来控制可控物体304。在这样的实施例中，可控物体304与基站312之间的通信可以是可选的。控制物体302的位置变化可以通过在不同时间点比较控制物体302与基站312之间的基线来确定。可选地，控制物体302的位置变化可以通过比较控制物体302在不同时间点的位置(例如，经度和纬度)来确定。随后，如本文其他地方所讨论的，控制物体302的位置改变可以以与基线变化和状态变化之间的映射类似的方式被映射到可控物体304的对应状态变化。
在又一个实施例中，可控物体304的位置改变可以用于控制可控物体304。可控物体304的位置改变可以通过比较在不同的时间点可控物体304和基站312之间的基线来确定。可选地，可控物体304的位置改变可以通过比较可控物体304在不同时间点的位置(例如，经度和纬度)来确定。随后，如本文其他地方所讨论的，可控物体304的位置改变可以以与用于矢量改变的相似的方式被映射到可控物体304的相应状态变化。
图4示出了根据实施例的示例性控制物体400。控制物体可以包括通过***总线互连的通信单元402，卫星导航接收器404，一个或多个处理器404，一个或多个输入/输出设备408和存储器410。
通信单元402可以被配置为发送和/或接收来自一个或多个外部设备(例如，可控物体，或基站)的数据。可以使用任何合适的通信手段，例如有线通信或无线通信。例如，通信模块1310可以利用局域网(LAN)、广域网(WAN)、红外线、无线电、WiFi、点对点(P2P)网络、电信网络、云通信等中的一个或多个。可选地，可以使用中继站，诸如塔、卫星或移动站。无线通信可以是依赖于近距离的或不依赖于近距离的。在一些实施例中，通信可能需要或可能不需要视距。在一些示例中，通信单元402可以被配置为从卫星导航接收器404发送卫星导航测量值。在一些实施例中，通信单元402可以被配置为从一个或多个外部设备(例如可控物体和/或基站)接收卫星导航测量值或其他感测数据。通信单元402还可以被配置为发送由一个或多个处理器406产生的处理结果(例如，控制命令)。
卫星导航接收器404可以被配置为获取并跟踪卫星信号。当信号在之前是未知时，获取信号是确定频率和码相位(两者都与接收器时间有关)的过程。跟踪是连续调整估计的频率和相位以尽可能接近地匹配接收信号的过程，因此是锁相环路。卫星导航接收器404可以被配置为处理在其天线上接收的卫星信号以确定与位置、速度和/或定时有关的信息。例如，由天线接收的卫星信号可以被放大，下变频到基带或中频，被滤波(例如，去除预期频率范围之外的频率)并被数字化。这些步骤的顺序可能与上述顺序不同。数字化的卫星信号可以包括或用于产生诸如本文所述的卫星导航测量值。
除了卫星导航接收器404之外，控制物体400可以可选地包括附加的传感器，例如IMU，指南针，图像传感器等。来自这些附加传感器的感测数据可以与卫星导航测量值结合以控制可控物体。
一个或多个处理器406可以包括中央处理单元(CPU)，微处理器，现场可编程门阵列(FPGA)，专用集成电路(ASIC)等。处理器406可以可操作地耦接到存储器410。存储器410可以存储可由处理器406执行的逻辑、代码和/或程序指令，用于执行本文讨论的一个或多个过程(例如，图5的过程500和图7的过程7)。存储器可以包括一个或多个非暂态存储介质(例如，可移除介质或诸如SD卡或随机存取存储器(RAM)的外部存储器)。存储器还可以存储数据，例如来自卫星导航接收器404的卫星导航测量数据，由处理器406产生的处理结果，与一个或多个映射函数相关的数据，感测数据等。
一个或多个输入/输出设备408可以包括用于接收用户输入的一个或多个输入设备，诸如触摸屏、操纵杆、按钮、键盘、鼠标、麦克风、照相机、生物特征读取器等等。例如，输入设备可以允许用户配置一个或多个映射函数的参数。输入/输出设备408可以包括一个或多个输出设备，诸如显示器、扬声器，如触摸屏、操纵杆、按钮、键盘、鼠标、麦克风等。
根据实施例，可以基于可控可移动物体和控制可移动物体之间的基线变化来控制可控可移动物体。可控可移动物体可以包括UAV或本文其他地方讨论的任何其他可移动物体。控制可移动物体可以包括遥控终端(或远程控制器)，另一个UAV，移动设备或任何控制设备。
图5示出了根据实施例的用于控制物体的示例性过程500。该物体可以是如本文所述的任何可控可移动物体(例如，UAV)。过程500(或在此描述的任何其他过程，或其变型和/或其组合)的一些或全部方面可以由一个或多个设置在或者不在控制物体(例如，遥控终端，UAV)上的处理器来执行。过程500(或在此描述的任何其他过程，或其变型和/或其组合)的一些或全部方面可以在配置有可执行指令的一个或多个计算机/控制***的控制下执行，并且通过硬件或其组合，以被实现为在一个或多个处理器上集中执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用程序)。该代码可以存储在计算机可读存储介质上，例如，以包括可由一个或多个处理器执行的多个指令的计算机程序的形式。计算机可读存储介质可以是非暂时性的。描述操作的顺序不旨在被解释为限制，并且任何数量的所描述的操作可以以任何顺序和/或并行地组合以实现过程。
在框502处，可以确定控制可移动物体与可控可移动物体之间的基线矢量的变化(也被称为基线变化矢量或基线变化)。该确定可以至少部分地基于来自控制可移动物体的第一位置传感器和可控可移动物体的第二位置传感器的测量值。第一位置传感器和第二位置传感器可以是本文讨论的卫星导航接收器。基线变化可以包括计算控制物体与可控物体之间的当前基线矢量，并将当前基线矢量与先前测量的基线矢量进行比较。例如，可以从当前基线矢量中减去先前测量的基线矢量，或者可以从先前测量的基线矢量中减去当前基线矢量，以获得基线变化矢量。关于基线确定的更详细的讨论结合图6和图7被提供。
在框504处，可以至少部分地基于预定映射函数将以上确定的基线变化映射到可控可移动物体的对应状态变化。在一些实施例中，可基于控制物体、可控物体和/或环境的状态或一个或多个特征，从多个映射函数中选择映射函数。关于映射函数的更详细的讨论结合图8和图9被提供。
在框506处，可以生成一个或多个控制命令以实现可控可移动物体的状态变化。控制命令可以指向改变位置(位置控制命令)、速度(速度控制命令)、加速度(加速控制命令)或姿态(例如倾斜控制或方位控制)或可控物体。示例性的控制命令可以包括期望的位置或位置差、期望的速度或速度差、期望的加速度或加速度差、期望的旋转角度等。
可选地，在生成和/或执行控制命令之后，控制物体和可控物体之间更新的基线可以被测量并且例如通过反馈回路控制器(例如，PID控制器)被使用以用于实现对可控物体的状态的精确控制。例如，更新的基线可以指示可控物体与期望位置的偏差。基于映射函数可以预先确定期望的位置。基于该偏差，可以生成附加的控制信号以减小偏差。这样的反馈控制回路可以迭代地继续，直到偏差低于预定的阈值或持续预定的时间段。
在一些实施例中，这里描述的反馈控制回路可以由可控物体上的一个或多个处理器来实现。也就是说，可控物体可以被配置为基于来自控制物体和可控物体中的任一者或两者(如本文其他地方所述)的更新的卫星导航测量值来确定更新的基线，并生成额外的控制信号以实现期望的状态。在一些其他实施例中，反馈控制回路可以至少部分地由控制物体上的一个或多个处理器实现。例如，更新后的基线的计算可以由控制物体的处理器基于来自控制物体和可控物体中的任一者或两者的更新的卫星导航测量值来执行。更新的基线然后可以被发送到可控物体，然后该可控物体生成另外的控制信号。可选地，控制物体可以生成控制信号，然后将控制信号传送给可控物体。图10-11提供了对反馈控制回路更详细的讨论。
图6示出根据实施例的具有相对于一对卫星i和j的相应卫星导航测量值的一对示例性接收器r和b。卫星导航接收器r和卫星导航接收器b可以分别位于控制物体和可控物体上，如图1和2所示。可选地，卫星导航接收器r和卫星导航接收器b中的一个可以位于诸如图3中所描述的基站上，另一个接收器可以位于控制物体或可控物体上。
每个接收器可以被配置为获得相对于多个卫星中的每个卫星的测量值。卫星导航接收器接收的卫星信号可以包括如本文所述的测距码和导航信息。基于卫星信号，卫星导航接收器可以产生对于给定卫星的某些可观测量的测量值或观测值，包括伪距(PSR)和载波相位测量(例如累积多普勒范围(ADR))。
例如，如图6所示，接收器r可以提供关于卫星i的一组测量值，包括接收器r和卫星i之间的伪距和载波相位测量值接收器r还可以提供一组关于卫星j的一组测量值，包括接收器r和卫星j之间的伪距和载波相位测量值同样地，接收器b可以提供关于卫星i和j的两组测量值，卫星i的第一组测量值包括和卫星j的第二组测量值包括和基于接收器确定的卫星导航测量值，可以确定接收器r和接收器b之间的基线brb。
图7示出了根据实施例的用于确定一对接收器之间的基线的示例性过程700。该对接收器可以类似于图7或本文其他地方中描述的卫星导航接收器r和b。在一些实施例中，过程700的方面可以由控制物体上的一个或多个处理器来实现。可选地，过程700的各方面可以由可控物体、基站或以上的任何组合来实现。
在框702处，可以至少部分地基于接收到的卫星信号来提供关于一个或多个卫星的测量值。测量值可以包括多组卫星导航测量值，每组对应一个给定的卫星。在接收器成功锁定给定卫星以跟踪来自该卫星的卫星信号之后，可以获得每组测量值。测量值可以包括图6中讨论的伪距测量值(PSR)和载波相位测量值(ADR)。例如，PSR和ADR可以用下列公式表示：
PSR＝R+O+I+T+M+(δtu-δts)+εPSR (1)
在上述等式中，λ是载波波长；O、I、T和M分别是由轨道、电离层延迟、对流层延迟和多径效应引起的误差；δtu和δts分别是与接收器时钟和卫星时钟相关的误差；N是载波相位的整周模糊度；εPSR和εADR分别是分别与伪距测量和载波相位测量相关联的接收器噪声。
伪距测量用于测量卫星导航接收器和卫星之间的范围或距离。伪距测量值可以基于从卫星接收的调制载波上携带的代码与在卫星导航接收器中生成的相同代码的复制代码的相关性来确定。载波相位测量用于测量卫星和卫星导航接收器之间的距离，但是以载波频率的周期为单位来表示。伪距测量通常以比载波相位测量较低的精度(例如，约为米)进行，载波相位测量可以以较高的精度(例如，约为毫米)进行。然而，卫星与接收器之间的整周或波长数(例如，上式(2)中的N)或载波相位模糊度是不可测量的，因此是未知的。因此，载波相位模糊度需要使用任何合适的模糊度解析技术来固定或解析，如下所述。
卫星导航测量值还可以包括以下任何类别的误差：(1)卫星相关误差，例如轨道误差、卫星时钟误差等；(2)与信号传播相关的误差，例如电离层延迟、对流层延迟和多径效应；和(3)与接收器相关的误差，例如接收器时钟误差、接收器测量噪声等。这些误差中的一些或全部可以使用下面讨论的双差分技术来消除。
在框704处，可以基于来自多个接收器的测量值来获得双差分测量值。例如，控制物体可以被配置为从可控物体或基站接收测量值。或者，可以将可控物体配置为从控制物体或基站接收测量值。或者，基站可以被配置为分别从位于控制物体和可控物体处的一对卫星导航接收器接收测量值。
可选地，每个卫星导航接收器可以被配置为基于其自身的测量值(单点定位)来确定其位置。例如，可以基于时间和星历表信息(例如轨道参数)来计算卫星位置。接收器位置可以根据卫星位置和伪距进行计算。在一些实施例中，可以使用关于多个卫星的接收器的测量值来导出卫星差分(单差分)测量值。例如，使用四个卫星位置及其相应的伪距，可以使用非线性加权迭代最小平方确定接收器的位置。尽管可以使用误差模型来部分补偿伪距测量值中的误差(例如，公式(1))，但是即使具有误差补偿测量值的单点定位的精度通常在10米左右或更小，仍然太低以至于不能以令人满意的结果提供可控物体的精确控制。
通常，测量值可以被差分以消除或抵消误差或模糊。例如，可以对测量值进行双差分以获得双差分测量值。也就是说，为了减少或消除与接收器相关的偏差或误差，来自多个卫星的测量值可以被差分以获得卫星差分测量值(单差分测量值)。类似地，为了减少或消除卫星相关或与信号传播有关的误差，来自多个接收器(例如，来自控制物体和来自可控物体)的测量值可以被差分以获得接收器差分测量值(单差分测量值)。上述的卫星差分和接收器差分可以被组合以获得双差分测量值。例如，卫星差分测量值可以被接收器差分以获得双差分测量值。可选地，接收器差分测量值可以被卫星差分以获得双差分测量值。在一些其他实施例中，测量值可以被差分超过两次(例如，三差分)。
在一个示例中，可以分别使用以下公式(3)和(4)来表示关于卫星i的伪距和ADR的接收器差分(单差分)测量值。
在上面公式(3)和(4)中，是接收器和卫星天线之间的单差分几何距离，c是光速，λ是波长，f是载波频率，δtur是接收器的单差分时钟误差，εPSR和εADR分别是PSR和ADR的单差分接收器噪声，是单差分模糊度整数，是接收器r和卫星i之间的观察矢量，并且brb是接收器r和接收器b之间的基线矢量。
关于卫星i和卫星j的双差分测量值、伪距和ADR，可以分别用下面的公式(5)和(6)表示。
在上式(5)and(6)中，和分别为双差分PSR和ADR，是接收器和卫星天线之间的双差分几何距离，是双差分模糊度整数。
在框706处，可基于双差分测量值来固定载波相位模糊度。载波相位测量值比伪距测量提供更高级别的精度(例如，在厘米级精度或毫米级精度)。但是，载波相位测量值中存在的模糊度阻止了这种测量在单点定位中的使用。为了消除模糊度的小数部分，可以使用成对的接收器和卫星之间的双差分(例如，接收器差分和卫星差分)测量值来求解或固定载波相位模糊度。
可以使用任何合适的模糊度固定技术。在一个实施例中，可以使用卡尔曼滤波器或类似技术基于单差分测量值来估计单差分模糊度的浮点解。接下来，使用单差分-双差分转换矩阵(例如下面示出的D)将单模糊度转换为双模糊度(例如，在上面的公式(5)和(6)中)：
在框708处，可以至少部分地基于固定载波相位模糊度来确定一对接收器之间的基线。例如，给定在方框706中确定的双差分模糊度的固定整数(例如，)，可以求解上面的公式(5)和(6)以确定基线brb。有利地，可以使用双差分载波相位测量来提供厘米级或亚厘米级精度。
一旦在一对接收器(例如，分别位于控制物体和可控物体处)之间确定了基线，就可以将其与先前确定的基线进行比较以确定基线变化。至少部分地基于预定的映射函数，可将基线变化映射到可控物体的对应状态控制。图8-9示出了根据实施例的用于至少部分地基于可控物体和控制物体之间的基线变化来控制可控物体的示例性方法。尽管图8-9将控制物体图示为遥控器，但应该理解，控制物体可以包括能够控制另一物体的任何物体。例如，控制物体可以是无人机本身。同样，虽然图8-9将可控物体图示为无人机，但应该理解的是，可控物体可以包括本文讨论的能够由外部设备控制的任何可移动物体。
在一些实施例中，可以使用基线变化来实现精确的三维(3D)位置控制。例如，映射函数可以将基线变化映射到用于沿着一个、两个或三个轴移动可控物体的一个或多个对应的位置控制命令。例如，沿着坐标系的X、Y和Z轴的3cm、4cm、5cm的基线变化可以被映射到可控物体的在相同或不同的坐标系下的30cm、40cm、50cm的对应移动矢量。在另一示例中，基线变化可以由可控物体的移动引起，并且可控物体的对应状态变化可以是该移动的逆转，使得可控物体随时间保持在基本上相同的位置(例如，在悬停状态)。
图8示出了根据实施例的基于基线变化的示例性控制方法。如图所示，可以使用所述控制方法来维持可控物体与控制物体之间的预定空间关系(例如，恒定基线矢量)。
如情景800a所示，当控制物体从位置b1移动到位置b2，并且可控物体保持在位置r1时，控制物体和可控物体之间的基线从l1改变到l2，导致基线变化Δl＝l2-l1。为了保持物体之间的恒定基线矢量，可以将基线变化Δl提供给控制回路反馈机制，如图10和11所示。控制回路反馈机制可以基于映射函数f输出控制命令Pcmd。f的输入可以是Δl或者-Δl。f的输出可以是对应于输入的状态变化或用于实现状态变化的控制命令。在一个例子中，映射函数是f(x)＝x，因此，Pcmd＝f(-Δl)＝-Δl。在另一个例子中，映射函数是f(x)＝--x，因此，Pcmd＝f(Δl)＝-Δl。控制命令可以由可控物体的推进***执行，使得可控物体从位置r1移动到r2，使得控制物体和可控物体之间的结果基线l3与基线变化前的原始基线l1基本相同。因此，可控物体可以被控制以高精度地跟随控制物体。
如情景800b所示，当可控物体从位置r1移动到r2，并且控制物体保持在位置b1时，导致基线从l1变化到l2，基线变化Δl＝l2-l1。在某些情况下，控制物体的移动可能是无意的。例如，运动可能由外部因素(例如风)或内部因素(例如传感器错误)引起。为了保持物体之间的恒定基线矢量可以将基线变化Δl提供给如图10-11所示的控制回路反馈机制，并基于与情景700a下相同的函数f映射到相应的控制命令：Pcmd＝f(-Δl)＝-Δl。在另一个例子中，映射函数是f(x)＝-x。因此，Pcmd＝f(Δl)＝-Δl。控制回路反馈***可以输出控制命令Pcmd到可控物体的推进***，使可控物体从位置r2移回到位置r1。因此，当控制物体基本上保持静止时，可控物体可以被控制为基本上以高精度保持位置(例如处于悬停状态)，同时提高可控物体抵抗外部和/或内部干扰的能力。
图9示出了根据实施例的基于基线变化的另外的示例性控制方法。所示出的控制物体与可控物体之间的基线变化与可控物体的对应状态变化之间的映射可能比图8中所讨论的更复杂。
如情景900a所示，当控制物体从位置b1移动到位置b2时，控制物体和可控物体之间的基线从l1变化为l2，导致基线变化Δlb＝l2-l1。可以应用映射函数f以便引起可控物体的相应位置变化Δlr。例如，映射函数可以是：f(x)＝Ax，其中A是预定的标量。映射函数可用于生成位置变化的控化的控制命令：Pcmd＝f(-Δl)或者Pcmd＝f(Δl)，使得当控制命令由可控物体执行时，其从位置r1到r2，产生可控物体和控制物体之间的新基线b3。
在一些例子中，如图所示，控制物体可以沿着具有一组特征或属性(例如，半径)的导航路径(例如，几何形状或图案、数字、字母)移动。控制物体的移动可以通过预定的映射函数映射到可控物体的相应移动，使得可控物体以对应的一组特征(例如，半径)移动。
例如，在所示的情况900a中，控制物体沿着中心为Ob、半径为r的圆移动。通过映射函数f(x)＝Ax将控制物体的位置变化Δlb映射到相应的位置变化Δlr，其中|Δlr|＝|AΔlb|。因此，可控物体可以被控制为用不同的一组特征，例如用较大的半径R＝|A|r，沿着基本相似的路径(例如，以Or为中心的圆)移动。中心Or可能在或不在控制物体的位置或其附近。
在其他示例中，可控物体的状态变化可以包括方位、移动方向、速度或速率(线性或角度)、加速度(线性或角度)等的改变。例如，可控物体的速率可以增加或减少基于预定映射函数和基线变化计算的量或者以基于预定映射函数和基线变化计算的比率增加或减少。在另一个示例中，可控物体的前进方向或图像装置的旋转角度可以改变基于预定映射函数和基线变化计算的角度或以基于预定映射函数和基线变化计算的比率改变。
在一些实施例中，例如在场景900b中所示，基线变化可以被用于触发、启用、停用或以其他方式控制可控物体的操作。操作控制可以与可控物体的功能、程序、过程、部件或搭载物相关。在一个实施例中，可以处理基线变化以确定可控物体的移动模式。例如，当可控物体从位置b1移动到位置b2，然后从位置b2移动到位置b3时，可以由可控物体和/或控制物体上的一个或多个处理器来分析从b1到b2到b3的基线变化来确定“V”形运动模式。在某些情况下，运动模式的确定可以包括将基线变化与预先存储的运动模板或模式的属性进行比较以确定是否匹配。匹配可以基于任何合适的模式识别、统计分析和/或机器学习技术来确定。然后可以使用匹配运动模式来确定或选择可控物体或其部件的对应操作。例如，“V”形运动模式可对应于由可控物体携带的成像装置捕捉一个或多个图像(例如，静止图像或视频)的命令(例如，快门释放命令)。作为另一示例，当用户使用控制物体绘制字母“回家”时，可以在可控物体上启用预定义的自主回家程序，使可控物体自主地导航到预定位置(例如，起飞位置)。
可控物体的这种状态变化的其他示例可以包括导航路径或模式、操作模式、和/或可控序物体的功能的改变。例如，可控物体可以被控制为基于基线变化从第一类型的飞行路径(例如直线路径)变为第二类型的飞行路径(例如，“S”形或圆形路径)。可以被启用或停用的功能的其他示例可以包括自动着陆、自动启动、悬停、对感兴趣对象(例如，人或车辆)的追踪、避障、音频信号记录、搭载物的载体调整等。可被控制的示例性部件可包括推进单元、传感器、动力单元(电池)、飞行控制器、通信单元等。这里讨论的映射函数可以被认为通常包括基线变化和可控物体的对应状态变化之间的任何映射，诸如在此描述的。
在一些实施例中，上述控制方法中的每一个对应于一个控制模式，并且多于一个控制模式可以由控制物体和/或可控物体来实现。例如，控制模式可以包括跟踪/跟随控制模式，诸如在图8中讨论的；位置控制模式，诸如在图9的900a中讨论的；和基于模式的控制模式，诸如图9的900b中所讨论的。用户可以使用由控制物体提供的输入设备或另一合适的终端在不同的控制模式之间切换。输入设备可以包括触摸屏、操纵杆、按钮、麦克风、照相机等。在一些情况下，可控物体和/或控制物体可基于可控物体和/或控制物体的当前状态(例如，位置、方向、高度、速度、加速度)或其部件(例如电池状态、推进***状态)自动地从一种模式切换到另一种模式。在一些情况中，模式切换可基于周围环境(例如天气、障碍物、干扰)的状态。
在一些实施例中，上述基线映射的一些方面可以由用户或管理员配置。例如，用户可能能够使用由控制物体提供的输入设备或另一合适的终端来输入、编辑或以其他方式改变映射函数(包括其各种参数)。例如，输入设备可以使得用户能够改变结合图9的900a所讨论的标量A的值。在另一个示例中，输入设备可以允许用户将不同的映射函数与不同的情况(例如，不同的基线变化、不同的UAV状态、不同的环境因素等)相关联。
在一些实施例中，映射函数可以在可控物体操作之前(例如，当其落地时)被预加载到控制物体和/或可控物体的存储器中。在一些其他实施例中，映射函数的更新可以在可控物体正在操作时(例如，当它在空中时)实时或几乎实时地动态应用。
根据实施例，控制物体与可控物体之间的基线测量值可由反馈回路控制器使用以控制可控物体的状态(例如，位置)。图10示出根据实施例的用于控制可控物体1002的状态的示例性过程1000。过程1000的各方面可以由可控物体、控制物体或两者上的一个或多个处理器来实现。
在一些实施例中，可以使用过程1000以厘米级别或亚厘米级别精度来控制可控物体的位置。例如，使用图5的过程500，可以基于基线变化和映射函数来确定可控物体的期望位置。随后，使用过程1000，可以以预定频率测量基线，并且可以调整可控物体的位置，以便保持期望的位置。
如图10所示，可控物体1002的估计状态1006可以基于可控物体1002和控制物体(未示出)之间的测量的基线1004来估计。例如，可以基于基线和先前估计的位置来确定可控物体1002的估计位置。基线测量值可以使用本文所述的技术以厘米级或亚厘米级精度来获得。基线测量值1004可以以预定频率获得。
估计状态1006可与期望或参考状态1008进行比较以确定状态差异或误差1010。在一些实施例中，可基于诸如本文所述的映射函数来确定期望状态1008。状态差异1010可由诸如PID控制器之类的控制器使用以生成用于调整可控物体1002的状态的控制信号，以便减少状态差异1010。更新后的基线测量值可以使用可控物体1002的输出状态1012在调整之后获得。然后可以使用更新后的基线测量值来生成可控物体的进一步的控制，如上所述。这样的反馈控制循环过程1000可以运行许多次迭代。在一些实施例中，过程1000的各方面可以由可控物体1002上的处理器来实现。可选地，过程1000的各方面可以由远程设备(例如，控制物体、基站)上的处理器来实现。
图11示出了根据实施例的用于控制诸如UAV的可控物体的示例性控制方案1100。如图11所示，UAV1101可采用包括位置控制部件1103、速度控制部件1104、倾斜控制部件1105和方向控制部件1106的控制方案1100。上述部件中的一些可以在一些实施例中是可选的。
根据各种实施例，UAV1101上的感测***可以测量UAV1101的状态。另外，***可以基于各种数据融合技术1102获得估计的飞行状态。感测***可以获得测量的无人机的位置、速度、方向、倾斜度和/或角速度。例如，GPS传感器可以获得UAV1101的估计位置，包括有陀螺仪、加速度计和磁力计的IMU可以获得UAV1101的估计加速度和角速度以及UAV1101的估计方位。
根据各种实施例，控制方案1100可被调整用于在不同情况下控制UAV1101。例如，为了维持UAV1101悬停在固定位置或沿期望路径行进，位置控制部件1103可生成期望速度1122以抵消UAV1101远离其期望位置1121的任何漂移运动。此外，速度控制部件1104可以生成用于实现期望速度1122的期望倾斜1123。然后，倾斜控制部件1105可以基于估计倾斜1114和估计角速度1115来生成用于实现期望倾斜1123的电机控制信号。这样的电机控制信号可以用于控制与UAV1101相关联的各种运动机构1131-1133。
如图11所示，位置控制部件1103可以基于期望位置1121和估计位置1111的差异来获得期望速度1122。在一些实施例中，位置控制部件1103可以被配置为接收期望位置与估计位置之间的差异(例如，来自遥控器)。而且，速度控制部件1104可以基于期望速度1122和估计速度1112之间的差异来获得期望倾斜1123。另外，倾斜控制部件1105可以基于期望倾斜1123和估计倾斜1114之间的差异和估计角速度1115来计算电机控制信号。
而且，UAV1101可以保持固定的方向或期望的方向，方向控制部件可以生成用于生成可以抵消任何UAV方向漂移的力的电机控制信号。并且，如图11所示，方向控制部件1106可以基于期望方向1124和估计方向1113之间的差异来生成电机控制信号。因此，组合的或集成的电机控制信号可以用于控制与UAV1101相关联的各种运动机构1131-1133，其运动特性可以被测量并且可以用于产生用于实时控制UAV1101的另外的控制信号。
这里描述的***、设备和方法可以应用于各种各样的可移动物体。如前所述，这里对诸如无人机的飞行器的任何描述都可以适用于并且被用于任何可移动物体。这里对飞行器的任何描述可特别适用于无人机。本发明的可移动物体可以被配置为在任何合适的环境中移动，例如在空气中(例如，固定翼飞机、旋翼飞机或既不具有固定翼也不具有旋翼的飞机)、在水中(例如，船或者潜水艇)、在地面上(例如，机动车辆，例如汽车、卡车、公共汽车、货车、摩托车、自行车；可移动结构或框架，例如棒、钓竿；或火车)、在地下(例如，地铁)，在太空中(例如航天飞机、卫星或探测器)或这些环境的任何组合中。可移动物体可以是车辆或运载工具，例如本文其他地方描述的车辆或运载工具。在一些实施例中，可移动物体可以由活体携带，或者从诸如人或动物的活体中取走。合适的动物可以包括鸟类，犬类动物，猫类动物，马类动物，牛类动物，羊类动物，猪类动物，海豚类，啮齿类动物或昆虫。
可移动物体可以相对于六个自由度(例如，三个平移自由度和三个旋转自由度)在环境内自由移动。可选地，可移动物体的移动可以相对于一个或多个自由度，例如通过预定路径、轨道或方向来约束。该移动可以通过任何合适的驱动机构来致动，例如发动机或电机。可移动物体的驱动机构可以由诸如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或其任何合适的组合的任何合适的能源驱动。如本文其他地方所述，可移动物体可以通过推进***自行推进。推进***可以可选地依靠诸如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或其任何合适组合的能源运行。可选地，可移动物体可以由生物携带。
在一些情况下，可移动物体可以是飞行器。例如，飞行器可以是固定翼飞机(例如飞机、滑翔机)，旋转翼飞机(例如直升机、旋翼机)，具有固定翼和旋翼的飞机或既不具有固定翼也不具有旋翼的飞机(例如，气球飞艇、热气球)。飞行器可以自行推进，例如通过空气自行推进。自推进式飞行器可以利用推进***，例如包括一个或多个发动机、电机、车轮、车轴、磁体、转子、螺旋桨、叶片、喷嘴或其任何合适组合的推进***。在一些情况下，推进***可用于使可移动物体能够从表面起飞，着陆在表面上，保持其当前位置和/或方向(例如悬停)，改变方向和/或改变位置。
可移动物体可由用户远程控制或由可移动物体内或上的乘客在本地控制。可移动物体可以通过单独运载工具内的乘客远程控制。在一些实施例中，可移动物体是无人可移动物体，例如UAV。无人可移动物体，例如无人机，可能没有乘客在可移动物体上。可移动物体可以由人或自主控制***(例如，计算机控制***)或其任何合适的组合来控制。可移动物体可以是自主或半自主机器人，例如配置有人工智能的机器人。
可移动物体可以具有任何合适的尺寸和/或大小。在一些实施例中，可移动物体可以具有使其内或其上具有人类乘员的尺寸和/或大小。可选地，可移动物体的尺寸和/或大小可以小于能够在其内或其上安置人类乘员的尺寸和/或大小。可移动物体可以具有适合于被人抬起或携带的尺寸和/或大小。可选地，可移动物体可以大于适合于被人抬起或携带的尺寸和/或大小。在一些情况下，可移动物体可以具有小于或等于大约2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m的最大尺寸(例如长度、宽度、高度、直径、对角线)。最大尺寸可以大于或等于约2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。例如，可移动物体的相对转子的轴之间的距离可以小于或等于约2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。可选地，相对转子的轴之间的距离可以大于或等于约2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。
在一些实施例中，可移动物体可具有小于100cm×100cm×100cm、小于50cm×50cm×30cm或小于5cm×5cm×3cm的体积。可移动物体的总体积可以小于或等于约1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10，000cm3、100，000cm3、1m3或10m3。相反地，可移动物体的总体积可以大于或等于约1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100，000cm3、1m3或10m3。
在一些实施例中，可移动物体可具有小于或等于大约32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2、或5cm2的占用面积(其可以指可移动物体所包围的横向横截面积)。相反，其占用面积可以大于或等于大约32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2、或5cm2。
在一些情况下，可移动物体的重量可以不超过1000kg。可移动物体的重量可以小于或等于约1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。相反，重量可以大于或等于约1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。
在一些实施例中，可移动物体相对于由可移动物体承载的负载可以较小。如本文其他地方进一步详细描述的，负载可以包括搭载物和/或载体。在一些示例中，可移动物体重量与负载重量的比率可以大于、小于或等于约1∶1。在一些情况下，可移动物体重量与负载重量的比率可以大于、小于或等于约1∶1。可选地，载体重量与负载重量的比率可以大于、小于或等于约1∶1。当需要时，可移动物体重量与负载重量之比可以小于或等于1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶10或甚至更小。相反地，可移动物体重量与负载重量的比例也可以大于或等于2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、10∶1或甚至更大。
在一些实施例中，可移动物体可能具有低能量消耗。例如，可移动物体可以使用小于约5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小的功率。在一些情况下，可移动物体的载体可能具有低能量消耗。例如，载体可以使用小于约5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小的功率。可选地，可移动物体的搭载物可具有低能量消耗，诸如小于约5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。
UAV可以包括具有四个转子的推进***。可以提供任何数量的转子(例如，1、2、3、4、5、6或更多)。无人机的转子、转子部件或其他推进***可以使得无人机能够悬停/保持位置、改变方向和/或改变位置。相对转子的轴之间的距离可以是任何合适的长度。例如，长度可以小于或等于2m，或者小于等于5m。在一些实施例中，长度可以在40cm至1m、10cm至2m或5cm至5m的范围内。这里对UAV的任何描述都可以应用于可移动物体，例如不同类型的可移动物体，反之亦然。
在一些实施例中，可移动物体可以被配置为承载负载。负载可以包括乘客、货物、设备、仪器等中的一个或多个。负载可以在壳体内提供。壳体可以与可移动物体的壳体分离，或者是可移动物体的壳体的一部分。可选地，负载可以被提供有壳体，而可移动物体不具有壳体。可选地，部分负载或全部负载可以不提供壳体。负载可以相对于可移动物体刚性固定。可选地，负载可以相对于可移动物体移动(例如，相对于可移动物体可平移或可旋转)。如本文其他地方所述，负载可以包括搭载物和/或载体。
在一些实施例中，可移动物体、载体和搭载物相对于固定参考系(例如，周围环境)和/或相对于彼此的移动可以由终端控制。终端可以是远离可移动物体、载体和/或搭载物的位置处的远程控制装置。该终端可以设置在或固定在支撑平台上。可选地，终端可以是手持式或可穿戴式设备。例如，终端可以包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、计算机、眼镜、手套、头盔、麦克风或其适当的组合。终端可以包括用户界面，诸如键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏或显示器。可以使用任何合适的用户输入来与终端交互，诸如手动输入的命令、语音控制、手势控制或位置控制(例如，经由终端的移动、定位或倾斜)。
终端可以用于控制可移动物体、载体和/或搭载物的任何合适的状态。例如，终端可以用于控制可移动物体、载体和/或搭载物相对于固定参考物和/或相对于彼此的位置和/或方向。在一些实施例中，终端可用于控制可移动物体、载体和/或搭载物的各个元件，诸如载体的驱动部件，搭载物的传感器或搭载物的发射器。该终端可以包括适合于与可移动物体、载体或搭载物中的一个或多个通信的无线通信设备。
终端可以包括用于查看可移动物体、载体和/或搭载物的信息的合适的显示单元。例如，终端可以被配置为显示关于位置、平移速度、平移加速度、方向、角速度、角加速度或其任何合适组合的可移动物体、载体和/或搭载物的信息。在一些实施例中，终端可以显示由搭载物提供的信息，诸如由功能搭载物提供的数据(例如，由相机或其他图像捕捉设备记录的图像)。
可选地，同一终端既可以控制可移动物体、载体和/或搭载物，也可以控制可移动物体、载体和/或搭载物的状态，以及接收和/或显示来自可移动物体、载体和/或搭载物的信息。例如，终端可以在显示搭载物所捕获的图像数据或者关于搭载物位置的信息的同时，控制搭载物相对于环境的位置。可选地，不同的终端可以用于不同的功能。例如，第一终端可以控制可移动物体、载体和/或搭载物的移动或状态，而第二终端可以从可移动物体、载体和/或搭载物接收和/或显示信息。例如，可以使用第一终端来控制搭载物相对于环境的定位，而第二终端显示由搭载物捕获的图像数据。在可移动物体和既控制可移动物体又接收数据的集成终端之间，或者在可移动物体和既控制可移动物体又接收数据的多个终端之间可利用各种通信模式。例如，可以在可移动物体和既控制可移动物体又从可移动物体接收数据的终端之间形成至少两种不同的通信模式。
图12示出根据实施例的包括载体1202和搭载物1204的可移动物体1200。虽然可移动物体1200被描述为飞行器，但是这种描述并不表示是限制性的，并且如前所述，可以使用任何合适类型的可移动物体。本领域的技术人员将会理解，本文中在飞行器***的上下文中描述的任何实施例可以应用于任何合适的可移动物体(例如，UAV)。在一些情况下，不需要载体1202，可以在可移动物体1200上提供搭载物1204。可移动物体1200可以包括推进机构1206，感测***1208和通信***1210。
如前所述，推进机构1206可以包括转子、螺旋桨、叶片、发动机、马达、轮子、轴、磁体或喷嘴中的一个或多个。可移动物体可以具有一个或更多个、两个或更多个、三个或更多个，或四个或更多个推进机构。推进机构可能都是同一类型的。可选地，一个或多个推进机构可以是不同类型的推进机构。如本文其他地方所述，推进机构1206可以使用任何合适的手段，例如支撑元件(例如，驱动轴)，被安装在可移动物体1200上。推进机构1206可以被安装在可移动物体1200的任何合适的部分上，例如在其顶部，底部，前部，后部，侧面或其合适的组合上。
在一些实施例中，推进机构1206可以使得可移动物体1200能够垂直地从表面起飞或垂直地在表面上着陆，而不需要可移动物体1200的任何水平移动(例如，没有沿着跑道行进)。可选地，推进机构1206可以是可操作的以允许可移动物体1200在特定的位置和/或方向悬停在空中。一个或多个推进机构1200可以独立于其他推进机构被控制。或者，推进机构1200可以被构造成同时受到控制。例如，可移动物体1200可以具有多个水平方向的转子，其可以向可移动物体提供升力和/或推力。多个水平方向的转子可以被驱动以向可移动物体1200提供垂直起飞、垂直着陆和悬停能力。在一些实施例中，一个或多个水平方向的转子可以沿顺时针方向旋转，而一个或多个水平转子可以沿逆时针方向旋转。例如，顺时针转子的数量可以等于逆时针转子的数量。为了控制每个转子产生的升力和/或推力，并由此调节可移动物体1200的空间配置、速度和/或加速度(例如，相对于多达三自由度的平移和多达三自由度的旋转)，每一个水平方向转子的转动速率可以独立改变。
感测***1208可以包括一个或多个传感器，其可以感测可移动物体1200的空间配置、速度和/或加速度(例如，相对于多达三自由度的平移和多达三自由度的旋转)。一个或多个传感器可以包括全球定位***(GPS)传感器、运动传感器、惯性传感器、接近传感器或图像传感器。由感测***1208提供的感测数据可用于控制可移动物体1200的空间配置、速度和/或方向(例如，使用合适的处理单元和/或控制模块，如下所述)。可选地，感测***1208可用于提供关于可移动物体周围的环境的数据，诸如天气状况、与潜在障碍物的接近度、地理特征的位置、人造结构的位置等。
通信***1210能够经由无线信号1216与具有通信***1214的终端1212进行通信。通信***1210、1214可以包括适用于无线通信的任意数量的发射器、接收器和/或收发器。通信可以是单向通信，使得数据只能在一个方向上传输。例如，单向通信可能只涉及可移动物体1200将数据传输到终端1212，或者反之亦然。数据可以从通信***1210的一个或多个发射器传输到通信***1212的一个或多个接收器，反之亦然。可选地，通信可以是双向通信，使得数据可以在可移动物体1200和终端1212之间在两个方向上传输。双向通信可以涉及将数据从通信***1210的一个或多个传输器传输到通信***1214的一个或多个接收机，反之亦然。
在一些实施例中，终端1212可以向可移动物体1200、载体1202和搭载物1204中的一个或多个提供控制数据，并从可移动物体1200、载体1202和搭载物1204中的一个或多个接收信息(例如可移动物体、载体或搭载物的位置和/或运动信息；由搭载物感测的数据，例如由搭载物相机捕获的图像数据)。在一些情况下，来自终端的控制数据可以包括用于可移动物体、载体和/或搭载物的相对位置、移动、驱动或控制的指令。例如，控制数据可以导致可移动物体的位置和/或方向的修改(例如，通过对推进机构1206的控制)，或者负载相对于可移动物体的移动(例如，通过对载体1202的控制)。来自终端的控制数据可以导致对搭载物的控制，例如对相机或其他图像捕捉设备的操作的控制(例如，拍摄静止或移动图片、放大或缩小、打开或关闭、切换成像模式、改变图像分辨率、改变焦点、改变景深、改变曝光时间、改变观看角度或视场)。在一些情况下，来自可移动物体、载体和/或搭载物的通信可以包括来自一个或多个传感器(例如，感测***1208或搭载物1204)的信息。通信可以包括来自一个或多个不同类型的传感器(例如，GPS传感器、运动传感器、惯性传感器、接近传感器或图像传感器)的感测信息。这样的信息可以涉及可移动物体、载体和/或搭载物的定位(例如，位置、取向)，运动或加速。来自搭载物的这种信息可以包括由搭载物捕获的数据或感测的搭载物的状态。由终端1212发送的并提供的控制数据可以被配置为控制可移动物体1200、载体1202或搭载物1204中的一个或多个的状态。替代地或组合地，载体1202和搭载物1204也可以各自包括通信模块，其被配置为与终端1212进行通信，使得终端可以独立地与可移动物体1200、载体1202和搭载物1204中的每一个进行通信并对其进行控制。
在一些实施例中，可移动物体1200可以被配置为与除了终端1212之外或者代替终端1212的另一个远程设备通信。终端1212还可以被配置为与另一个远程设备和可移动物体1200通信。例如，可移动物体1200和/或终端1212可以与另一可移动物体或另一可移动物体的载体或搭载物通信。当需要时，远程设备可以是第二终端或其他计算设备(例如，计算机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机或其他移动设备)。远程设备可以被配置为向可移动物体1200发送数据，从可移动物体1200接收数据，向终端1212发送数据，和/或从终端1212接收数据。可选地，远程设备可以连接到互联网或其他电信网络，使得从可移动物体1200和/或终端1212接收的数据可以被上传到网站或服务器。
图13是根据实施例的用框图描述用于控制可移动物体的***1300的示意图。***1300可以与本文公开的***、设备和方法的任何合适的实施例结合使用。***1300可以包括感测模块1302、处理单元1304、非暂时性计算机可读介质1306、控制模块1308和通信模块1310。
感测模块1302可以利用以不同方式收集与可移动物体有关的信息的不同类型的传感器。不同类型的传感器可以感测来自不同来源的信号或不同类型的信号。例如，传感器可以包括惯性传感器、GPS传感器、接近传感器(例如激光雷达)或视觉/图像传感器(例如照相机)。感测模块1302可以可操作地耦合到具有多个处理器的处理单元1304。在一些实施例中，感测模块可以可操作地耦合到传输模块1312(例如，Wi-Fi图像传输模块)，传输模块1312被配置为将感测数据直接传输到合适的外部设备或***。例如，传输模块1312可以用于将感测模块1302的摄像头捕获的图像传输到远程终端。
处理单元1304可以具有一个或多个处理器，诸如可编程或不可编程处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理器、FPGA、专用集成电路(ASIC))。处理单元1304可以可操作地耦合到非暂时性计算机可读介质1306。非暂时性计算机可读介质1306可以存储可由处理单元1304执行的逻辑、代码和/或程序指令以执行一个或多个步骤。非暂时性计算机可读介质可以包括一个或多个存储器单元(例如，可移除介质或诸如SD卡或随机存取存储器(RAM)的外部存储器)。在一些实施例中，来自感测模块1302的数据可以被直接传送并存储在非暂时性计算机可读介质1306的存储器单元内。非暂时性计算机可读介质1306的存储器单元可以存储可由处理单元1304执行以执行本文所述方法的任何合适实施例的逻辑、代码和/或程序指令。存储器单元可存储来自感测模块的感测数据以由处理单元1304处理。在一些实施例中，非暂时性计算机可读介质1306的存储器单元可用以存储由处理单元1304产生的处理结果。
在一些实施例中，处理单元1304可以可操作地耦合到配置成控制可移动物体的状态的控制模块1308。例如，控制模块1308可以被配置成控制可移动物体的推进机构以相对于六个自由度调整可移动物体的空间配置、速度和/或加速度。替代地或组合地，控制模块1308可以控制载体、搭载物或感测模块的状态中的一个或多个。
处理单元1304可以可操作地耦合到通信模块1310，该通信模块1310被配置为发送和/或接收来自一个或多个外部设备(例如，终端、显示设备或其他遥控器)的数据。可以使用任何合适的通信手段，例如有线通信或无线通信。例如，通信模块1310可以利用局域网(LAN)、广域网(WAN)、红外线、无线电、WiFi、点对点(P2P)网络、电信网络、云通信等中的一个或多个。可选地，可以使用中继站，诸如塔，卫星或移动站。无线通信可以是依赖于近距离的或不依赖于近距离的。在一些实施例中，通信可能需要或可能不需要视距。通信模块1310可以发送和/或接收来自感测模块1302的感测数据，处理单元1304产生的处理结果，预定控制数据，来自终端或遥控器的用户命令等中的一个或多个。
***1300的部件可以以任何合适的配置来布置。例如，***1300的一个或多个部件可以位于可移动物体、载体、搭载物、终端、传感***上或与以上一个或多个通信的附加外部设备上。另外，虽然图13描绘了单个处理单元1304和单个非临时性计算机可读介质1306，但本领域技术人员将会理解，这并不旨在是限制性的，并且***1300可以包括多个处理单元和/或非暂时性计算机可读介质。在一些实施例中，多个处理单元和/或非临时性计算机可读介质中的一个或多个可以位于不同位置，诸如在可移动物体、载体、搭载物、终端、感测模块，与上述中的一个或多个通信的附加外部设备或其适当的组合上，使得由***1300执行的处理和/或存储功能的任何合适的方面可以发生在一个或多个上述位置处。
虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，这样的实施例仅作为示例提供。本领域技术人员现在将想到许多变化，改变和替换而不偏离本发明。应该理解的是，可以在实施本发明时采用在此描述的本发明实施例的各种替代方案。权利要求意图限定本发明的范围，并且由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构以及其等同物。

Claims (22)

1.一种用于控制可控物体的计算机实现的方法，包括：
基于来自所述控制物体的第一位置传感器和所述可控物体的第二位置传感器的测量值，确定所述控制物体与所述可控物体之间的基线的变化；
至少部分基于映射函数将所述基线变化映射到所述可控物体的对应状态变化；和
生成一个或多个控制命令以实现可控物体的状态变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可控物体是无人机(UAV)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制物体是UAV。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一位置传感器和所述第二位置传感器是卫星导航接收器。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定基线变化包括以厘米级或亚厘米级精度确定所述控制物体与所述可控物体之间的基线。
6.如权利要求4所述的方法，其中确定基线变化包括：
基于来自第一位置传感器和第二位置传感器的测量值获得双差分测量值；和
基于双差分测量值来确定载波相位模糊度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述可控物体的状态变化是位置改变，并且所述控制命令是位置控制命令。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述可控物体的状态变化包括所述可控物体的预定程序的启用或停用。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述可控物体的状态变化包括改变所述可控物体的部件或搭载物的操作。
10.如权利要求1所述的方法，还包括：
在产生所述一个或多个控制命令之后确定所述可控物体与所述控制物体之间的更新的基线；和
基于更新的基线生成一个或多个附加控制命令以实现可控物体的状态变化。
11.一种遥控终端，包括：
卫星导航接收器，被配置为接收来自一个或多个卫星的卫星信号；
存储一个或多个计算机可执行指令的存储器；和
一个或多个处理器，被配置为访问所述存储器并执行所述计算机可执行指令以执行包括以下步骤的方法：
至少部分地基于来自所述卫星导航接收器的测量值来确定所述遥控终端与可控物体之间的基线的变化；
至少部分地基于映射函数将所述基线变化映射到所述可控物体的对应状态变化；和
生成一个或多个控制命令以实现可控物体的状态变化。
12.如权利要求11所述的遥控终端，其中，所述控制物体是无人机(UAV)。
13.根据权利要求11所述的遥控终端，其中确定基线变化包括：
从可控物体接收附加测量值；和
基于来自卫星导航接收器的测量值和来自可控物体的附加测量值来固定载波相位模糊度。
14.根据权利要求11所述的遥控终端，其中，所述可控物体的状态变化是位置改变，并且所述控制命令是位置控制命令。
15.根据权利要求11所述的遥控终端，其中所述可控物体的状态变化是速度的改变并且所述控制命令是速度控制命令。
16.根据权利要求11所述的遥控终端，其中所述可控物体的状态变化包括改变所述可控物体的部件或搭载物的操作。
17.根据权利要求11所述的遥控终端，其中所述可控物体的状态变化包括所述可控物体的导航路径的属性的改变。
18.根据权利要求11所述的遥控终端，其中所述方法进一步包括：
在生成所述一个或多个控制命令之后确定所述遥控终端与所述可控物体之间的更新的基线；和
基于更新的基线生成一个或多个附加控制命令以实现可控物体的状态变化。
19.一种无人机(UAV)，包括：
卫星导航接收器，被配置为接收来自一个或多个卫星的卫星信号；
存储一个或多个计算机可执行指令的存储器；和
一个或多个处理器，被配置为访问所述存储器并执行所述计算机可执行指令以执行包括以下步骤的方法：
至少部分地基于来自卫星导航接收器的测量值来确定控制物体与无人机之间的基线的变化；
至少部分地基于映射函数将所述基线变化映射到所述无人机的对应状态变化；和
生成一个或多个控制命令以实现无人机的状态变化。
20.根据权利要求19所述的无人机，其中确定基线变化包括：
从控制物体接收附加测量值；和
基于来自卫星导航接收器的测量值和来自控制物体的附加测量值来固定载波相位模糊度。
21.根据权利要求19所述的无人机，所述方法还包括：
在执行所述一个或多个控制命令之后确定所述无人机与所述控制物体之间的更新的基线；和
基于更新的基线生成一个或多个附加的控制命令以实现无人机的状态变化。
22.一种控制***，包括：
存储一个或多个计算机可执行指令的存储器；和
一个或多个处理器，被配置为访问所述存储器并执行所述计算机可执行指令以执行包括以下步骤的方法：
基于来自所述控制物体的第一位置传感器和所述可控物体的第二位置传感器的测量值，确定所述控制物体与所述可控物体之间的基线的变化；
至少部分地基于映射函数将所述基线变化映射到所述可控物体的对应状态变化；和
生成一个或多个控制命令以实现可控物体的状态变化。
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