【科技日報】北理工“新鷹”何以在國際頂級無人機大賽奪魁
發布日期：2017-03-27 供稿：科技日報 編輯：楊晶 審核：王征 閱讀次數：
原文標題：北理工“新鷹”何以在國際頂級無人機大賽奪魁
3月22日，由北京理工大學宇航學院無人機自主控制實驗室師生組成的“飛鷹隊”歸國。他們捧回了一個形狀簡潔的金色獎杯，這是對冠軍的褒獎。
行李還擱在實驗室，媒體已經找來。幾天前，“飛鷹隊”在阿聯酋首都阿布扎比舉行的無人機及機器人領域國際頂級賽事中獲得單項冠軍。
這是他們第一次出征如此規格的國際大賽，仿若一個名不見經傳的青年挑翻了一眾江湖高手。帶隊老師坦言，去之前還有些忐忑，現在知道，只要潛心把事情做踏實，自己的技術也并不落后于國外。
66秒鎖定勝局
這一賽事每兩年舉辦一次，主辦方為阿聯酋哈利法大學，現已發展成為國際無人機及機器人領域的頂級賽事之一。
本屆賽事共分為初賽、復賽和決賽三個階段，要求參賽者開發出能夠在復雜動態環境下自主執行任務的飛行器與地面車輛。挑戰賽的目的在于創造一款能在模擬災難應急情形下完成各種任務的具有較高自主控制水平的交通工具。
北理工無人機自主控制技術北京市重點實驗室系統工程師宋韜介紹，比賽場地類似一個足球場，場內行駛著一輛電瓶車，電瓶車頂上畫著供無人機辨認的標識。“比賽最重要的考察點，就是無人機的自主性。”所謂“自主”，就是無人機從起飛到降落，應做到無人干預。無人機起飛后，會利用隨身攜帶的攝像頭（光電云臺）尋找車輛，將其鎖定，之后展開跟蹤，并判斷出自己和車輛的相對位置，尋找合適時機降落于車輛頂部的平臺上。
“著陸的時候挺危險，這一項目炸機率很高。”北理工無人機自主控制技術北京市重點實驗室主任林德福教授說。一般來說，參賽團隊都帶來了8架左右的無人機，如果訓練和測試中出現什么突發情況，還能用其他無人機進行替補。
因為時間緊，“飛鷹隊”一共就準備了兩架無人機。不過，他們的降落成功率達到90%以上，就用這兩架無人機，“飛鷹隊”也撐到了最后。
從現場視頻來看，整個過程行云流水、一氣呵成。無人機起飛，發現目標，調整姿態，追著車輛而去，然后下降、減速，穩穩降落。
他們只花了66秒，和第二名拉開了半分多鐘的差距。
多學科協同 讓無人機“聰明”起來
一戰成名天下知。林德福回憶說，參賽對手對他們的表現，既覺得驚喜，又深感不可思議。畢竟，該比賽全球有143支隊伍報名參賽，最終26支世界強隊進入決賽階段。同場競技的，還有卡內基梅隆大學、賓夕法尼亞大學、帝國理工等世界名校。
“我們已經做了很長時間的技術積累。”林德福說。北理工無人機自主控制實驗室就是圍繞無人機自主控制、協同控制和查打一體化研究做文章。無人機涉及到數學、飛行力學、光電、圖像處理和通訊等多種學科，實驗室成為平臺，聚合校內多學科力量，牽引無人機自主控制能力的提高。“北理工是工科院校，我們也注重技術的工程化，因此我們的無人機表現出更好的魯棒性和可靠性。”宋韜說。
為了讓無人機有更好的環境適應性，“飛鷹隊”考慮良多。比如，比賽地區正午太陽毒辣，炫光強烈，別說是機器，就連人也很難看清楚太陽直射下的標記。為了解決這一問題，團隊里做視覺的博士生用深度學習的方法，模擬拍攝諸多強光下的照片，訓練無人機進行識別。再比如，和無人車不同，因重量限制，無人機無法搭載過于復雜的器件。這就對團隊的算法提出更高要求，他們必須對軟件進行優化，在硬件條件無法達到最優的情況下，實現較高的在線實時處理速度。
“這次比賽，實現的是人工智能的初級階段。”宋韜說。具備智能的無人機，在未來的智能交通中可以發揮更大作用。它能自動識別交通擁堵點，還可以進行邊境巡查，用于森林防火。“復雜情況地面救援，水上船只無人起降……這些都是應用場景，我們正在做相關研究。”林德福表示。
大賽奪魁，增強了隊伍信心，對后續人才培養也有助力。林德福和宋韜已經躍躍欲試，為下一次比賽做準備。稍事休整后，團隊將總結這次比賽中的經驗教訓，取長補短之后再出發。“在人工智能的研究上，我們要不斷深入。在緊跟國際目前主流大方向的同時，通過多學科交叉，開拓我們的原創性方向。”林德福這樣展望。
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