GPS-Denied Onboard

Сервіс геолокалізації знімків БПЛА в умовах відсутності GPS-сигналу.

Система використовує візуальну одометрію (VO), співставлення з супутниковими картами (cross-view matching) та оптимізацію траєкторії через фактор-графи для визначення координат дрона в реальному часі.

Архітектура

UAV Frames ──▷ ImageInputPipeline (F05) ──▷ ImageRotationManager (F06)
                                                    │
                              ┌─────────────────────┼─────────────────────┐
                              ▼                     ▼                     ▼
                 SequentialVO (F07)    GlobalPlaceRecog (F08)   SatelliteData (F04)
                       │                     │                        │
                       ▼                     ▼                        ▼
              FactorGraphOptim (F10) ◂── MetricRefinement (F09) ◂── CoordTransform (F13)
                       │
             ┌─────────┴─────────┐
             ▼                   ▼
   RouteChunkManager (F12)   FailureRecovery (F11)
             │
             ▼
    SSE Event Streamer ──▷ Ground Station

State Machine (process_frame):

NORMAL ──(VO fail)──▷ LOST ──▷ RECOVERY ──(GPR+Metric ok)──▷ NORMAL

Стек

Підсистема	Технологія
API	FastAPI + Pydantic v2, SSE (sse-starlette)
БД	SQLite + SQLAlchemy 2 (asyncio)
CV	OpenCV (Essential Matrix, RANSAC, recoverPose)
Оптимізація	GTSAM 4.3 (iSAM2, Huber kernel)
Моделі	Mock engines: SuperPoint, LightGlue, DINOv2, LiteSAM
Кеш	diskcache (супутникові тайли)
HTTP	httpx (Google Maps Static Tiles)
Тести	pytest + pytest-asyncio (80 тестів)

Швидкий старт

Вимоги

Python ≥ 3.11
pip / venv
~500 MB дискового простору (GTSAM wheel)

Встановлення

git clone https://github.com/azaion/gps-denied-onboard.git
cd gps-denied-onboard
git checkout stage1

python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate

pip install -e ".[dev]"

Конфігурація `.env`

# Опціонально — для реальних супутникових тайлів
GOOGLE_MAPS_API_KEY=<your_key>
GOOGLE_MAPS_SESSION_TOKEN=<your_token>

# Налаштування серверу (за замовчуванням)
GPS_DENIED_HOST=127.0.0.1
GPS_DENIED_PORT=8000
GPS_DENIED_DB_URL=sqlite+aiosqlite:///./gps_denied.db

Запуск серверу

python -m gps_denied

Сервер стартує на http://127.0.0.1:8000.

Endpoint	Метод	Опис
`/health`	GET	Health check
`/flights`	POST	Створити новий політ
`/flights/{id}`	GET	Деталі польоту
`/flights/{id}`	DELETE	Видалити політ
`/flights/{id}/images/batch`	POST	Завантажити батч зображень
`/flights/{id}/fix`	POST	Надати GPS-якір (user fix)
`/flights/{id}/status`	GET	Статус обробки
`/flights/{id}/events`	GET	SSE стрім подій
`/flights/{id}/object-gps`	POST	Pixel → GPS координата

Тести

# Усі тести (80 шт, ~23с)
python -m pytest tests/ -v

# Тільки acceptance
python -m pytest tests/test_acceptance.py -v

# Тільки конкретний модуль
python -m pytest tests/test_graph.py -v

Покриття тестами

Файл тесту	Компонент	Кількість
`test_schemas.py`	Pydantic моделі	12
`test_database.py`	SQLAlchemy CRUD	9
`test_api_flights.py`	REST endpoints	5
`test_health.py`	Health check	1
`test_satellite.py`	Тайли + Mercator	5
`test_coordinates.py`	ENU / GPS конвертері	4
`test_pipeline.py`	Image queue	3
`test_rotation.py`	360° ротації	4
`test_models.py`	Mock engines	3
`test_vo.py`	Visual Odometry	5
`test_gpr.py`	Place Recognition	3
`test_metric.py`	Metric Refinement	3
`test_graph.py`	Factor Graph	4
`test_chunk_manager.py`	Chunk lifecycle	3
`test_recovery.py`	Recovery coordinator	2
`test_processor_full.py`	State Machine	4
`test_acceptance.py`	AC сценарії + perf	6
	Всього	80

Структура проєкту

gps-denied-onboard/
├── src/gps_denied/
│   ├── __init__.py
│   ├── __main__.py            # Entry point (uvicorn)
│   ├── app.py                 # FastAPI application
│   ├── config.py              # Pydantic Settings (.env)
│   ├── api/
│   │   └── flights.py         # REST endpoints
│   ├── core/
│   │   ├── processor.py       # FlightProcessor + process_frame (State Machine)
│   │   ├── vo.py              # Sequential Visual Odometry (F07)
│   │   ├── gpr.py             # Global Place Recognition (F08)
│   │   ├── metric.py          # Metric Refinement (F09)
│   │   ├── graph.py           # Factor Graph Optimizer (F10, GTSAM)
│   │   ├── recovery.py        # Failure Recovery Coordinator (F11)
│   │   ├── chunk_manager.py   # Route Chunk Manager (F12)
│   │   ├── coordinates.py     # Coordinate Transformer (F13)
│   │   ├── models.py          # Model Manager (F16)
│   │   ├── satellite.py       # Satellite Data Manager (F04)
│   │   ├── pipeline.py        # Image Input Pipeline (F05)
│   │   ├── rotation.py        # Image Rotation Manager (F06)
│   │   ├── sse.py             # SSE Event Streamer
│   │   └── results.py         # Result Manager
│   ├── db/
│   │   ├── database.py        # Async engine + session
│   │   ├── models.py          # SQLAlchemy ORM models
│   │   └── repository.py      # FlightRepository (CRUD)
│   ├── schemas/
│   │   ├── __init__.py        # Re-exports
│   │   ├── flight.py          # Flight, Waypoint, GPS, Camera schemas
│   │   ├── events.py          # SSE event models
│   │   ├── image.py           # ImageBatch, ProcessingStatus
│   │   ├── rotation.py        # RotationResult, HeadingHistory
│   │   ├── model.py           # InferenceEngine, ModelConfig
│   │   ├── vo.py              # Features, Matches, RelativePose
│   │   ├── gpr.py             # TileCandidate, DatabaseMatch
│   │   ├── metric.py          # AlignmentResult, Sim3Transform
│   │   ├── graph.py           # Pose, OptimizationResult
│   │   ├── chunk.py           # ChunkHandle, ChunkStatus
│   │   └── satellite.py       # TileCoords, TileBounds
│   └── utils/
│       └── mercator.py        # Web Mercator utilities
├── tests/                     # 17 test modules (80 tests)
├── docs/                      # Архітектурні специфікації
├── docs-Lokal/                # Локальний план та рішення
├── pyproject.toml             # Залежності та конфігурація
└── .gitignore

Компоненти (F-індексація)

ID	Назва	Файл	Статус
F04	Satellite Data Manager	`core/satellite.py`	✅ Mock
F05	Image Input Pipeline	`core/pipeline.py`	✅
F06	Image Rotation Manager	`core/rotation.py`	✅
F07	Sequential Visual Odometry	`core/vo.py`	✅ Mock engines
F08	Global Place Recognition	`core/gpr.py`	✅ Mock Faiss
F09	Metric Refinement	`core/metric.py`	✅ Mock LiteSAM
F10	Factor Graph Optimizer	`core/graph.py`	✅ GTSAM wrapper
F11	Failure Recovery Coordinator	`core/recovery.py`	✅
F12	Route Chunk Manager	`core/chunk_manager.py`	✅
F13	Coordinate Transformer	`core/coordinates.py`	✅
F16	Model Manager	`core/models.py`	✅ Mock/Fallback

Ліцензія

Приватний репозиторій. Усі права захищено.

8.7 KiB Raw Blame History