【科技日報】北理工“新鷹”何以在國際頂級無人機(jī)大賽奪魁
發(fā)布日期：2017-03-27 供稿：科技日報 編輯：楊晶 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題：北理工“新鷹”何以在國際頂級無人機(jī)大賽奪魁
3月22日，由北京理工大學(xué)宇航學(xué)院無人機(jī)自主控制實驗室?guī)熒M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(jīng)找來。幾天前，“飛鷹隊”在阿聯(lián)酋首都阿布扎比舉行的無人機(jī)及機(jī)器人領(lǐng)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(guī)格的國際大賽，仿若一個名不見經(jīng)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(xiàn)在知道，只要潛心把事情做踏實，自己的技術(shù)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(lián)酋哈利法大學(xué)，現(xiàn)已發(fā)展成為國際無人機(jī)及機(jī)器人領(lǐng)域的頂級賽事之一。
本屆賽事共分為初賽、復(fù)賽和決賽三個階段，要求參賽者開發(fā)出能夠在復(fù)雜動態(tài)環(huán)境下自主執(zhí)行任務(wù)的飛行器與地面車輛。挑戰(zhàn)賽的目的在于創(chuàng)造一款能在模擬災(zāi)難應(yīng)急情形下完成各種任務(wù)的具有較高自主控制水平的交通工具。
北理工無人機(jī)自主控制技術(shù)北京市重點實驗室系統(tǒng)工程師宋韜介紹，比賽場地類似一個足球場，場內(nèi)行駛著一輛電瓶車，電瓶車頂上畫著供無人機(jī)辨認(rèn)的標(biāo)識。“比賽最重要的考察點，就是無人機(jī)的自主性。”所謂“自主”，就是無人機(jī)從起飛到降落，應(yīng)做到無人干預(yù)。無人機(jī)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(jī)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(jī)率很高。”北理工無人機(jī)自主控制技術(shù)北京市重點實驗室主任林德福教授說。一般來說，參賽團(tuán)隊都帶來了8架左右的無人機(jī)，如果訓(xùn)練和測試中出現(xiàn)什么突發(fā)情況，還能用其他無人機(jī)進(jìn)行替補(bǔ)。
因為時間緊，“飛鷹隊”一共就準(zhǔn)備了兩架無人機(jī)。不過，他們的降落成功率達(dá)到90%以上，就用這兩架無人機(jī)，“飛鷹隊”也撐到了最后。
從現(xiàn)場視頻來看，整個過程行云流水、一氣呵成。無人機(jī)起飛，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，調(diào)整姿態(tài)，追著車輛而去，然后下降、減速，穩(wěn)穩(wěn)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(xué)科協(xié)同 讓無人機(jī)“聰明”起來
一戰(zhàn)成名天下知。林德福回憶說，參賽對手對他們的表現(xiàn)，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(qiáng)隊進(jìn)入決賽階段。同場競技的，還有卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、帝國理工等世界名校。
“我們已經(jīng)做了很長時間的技術(shù)積累。”林德福說。北理工無人機(jī)自主控制實驗室就是圍繞無人機(jī)自主控制、協(xié)同控制和查打一體化研究做文章。無人機(jī)涉及到數(shù)學(xué)、飛行力學(xué)、光電、圖像處理和通訊等多種學(xué)科，實驗室成為平臺，聚合校內(nèi)多學(xué)科力量，牽引無人機(jī)自主控制能力的提高。“北理工是工科院校，我們也注重技術(shù)的工程化，因此我們的無人機(jī)表現(xiàn)出更好的魯棒性和可靠性。”宋韜說。
為了讓無人機(jī)有更好的環(huán)境適應(yīng)性，“飛鷹隊”考慮良多。比如，比賽地區(qū)正午太陽毒辣，炫光強(qiáng)烈，別說是機(jī)器，就連人也很難看清楚太陽直射下的標(biāo)記。為了解決這一問題，團(tuán)隊里做視覺的博士生用深度學(xué)習(xí)的方法，模擬拍攝諸多強(qiáng)光下的照片，訓(xùn)練無人機(jī)進(jìn)行識別。再比如，和無人車不同，因重量限制，無人機(jī)無法搭載過于復(fù)雜的器件。這就對團(tuán)隊的算法提出更高要求，他們必須對軟件進(jìn)行優(yōu)化，在硬件條件無法達(dá)到最優(yōu)的情況下，實現(xiàn)較高的在線實時處理速度。
“這次比賽，實現(xiàn)的是人工智能的初級階段。”宋韜說。具備智能的無人機(jī)，在未來的智能交通中可以發(fā)揮更大作用。它能自動識別交通擁堵點，還可以進(jìn)行邊境巡查，用于森林防火。“復(fù)雜情況地面救援，水上船只無人起降……這些都是應(yīng)用場景，我們正在做相關(guān)研究。”林德福表示。
大賽奪魁，增強(qiáng)了隊伍信心，對后續(xù)人才培養(yǎng)也有助力。林德福和宋韜已經(jīng)躍躍欲試，為下一次比賽做準(zhǔn)備。稍事休整后，團(tuán)隊將總結(jié)這次比賽中的經(jīng)驗教訓(xùn)，取長補(bǔ)短之后再出發(fā)。“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(xué)科交叉，開拓我們的原創(chuàng)性方向。”林德福這樣展望。
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