北理工“新鹰”何以在国际顶级无人机大赛夺魁

3月22日，由北京理工大学宇航学院无人机自主控制实验室师生组成的“飞鹰队”归国。他们捧回了一个形状简洁的金色奖杯，这是对冠军的褒奖。

行李还搁在实验室，媒体已经找来。几天前，“飞鹰队”在阿联酋首都阿布扎比举行的无人机及机器人领域国际顶级赛事中获得单项冠军。

这是他们第一次出征如此规格的国际大赛，仿若一个名不见经传的青年挑翻了一众江湖高手。带队老师坦言，去之前还有些忐忑，现在知道，只要潜心把事情做踏实，自己的技术也并不落后于国外。

66秒锁定胜局

这一赛事每两年举办一次，主办方为阿联酋哈利法大学，现已发展成为国际无人机及机器人领域的顶级赛事之一。

本届赛事共分为初赛、复赛和决赛三个阶段，要求参赛者开发出能够在复杂动态环境下自主执行任务的飞行器与地面车辆。挑战赛的目的在于创造一款能在模拟灾难应急情形下完成各种任务的具有较高自主控制水平的交通工具。

北理工无人机自主控制技术北京市重点实验室系统工程师宋韬介绍，比赛场地类似一个足球场，场内行驶着一辆电瓶车，电瓶车顶上画着供无人机辨认的标识。“比赛最重要的考察点，就是无人机的自主性。”所谓“自主”，就是无人机从起飞到降落，应做到无人干预。无人机起飞后，会利用随身携带的摄像头（光电云台）寻找车辆，将其锁定，之后展开跟踪，并判断出自己和车辆的相对位置，寻找合适时机降落于车辆顶部的平台上。

“着陆的时候挺危险，这一项目炸机率很高。”北理工无人机自主控制技术北京市重点实验室主任林德福教授说。一般来说，参赛团队都带来了8架左右的无人机，如果训练和测试中出现什么突发情况，还能用其他无人机进行替补。

因为时间紧，“飞鹰队”一共就准备了两架无人机。不过，他们的降落成功率达到90%以上，就用这两架无人机，“飞鹰队”也撑到了最后。

从现场视频来看，整个过程行云流水、一气呵成。无人机起飞，发现目标，调整姿态，追着车辆而去，然后下降、减速，稳稳降落。

他们只花了66秒，和第二名拉开了半分多钟的差距。

多学科协同 让无人机“聪明”起来

“我们已经做了很长时间的技术积累。”林德福说。北理工无人机自主控制实验室就是围绕无人机自主控制、协同控制和查打一体化研究做文章。无人机涉及到数学、飞行力学、光电、图像处理和通讯等多种学科，实验室成为平台，聚合校内多学科力量，牵引无人机自主控制能力的提高。“北理工是工科院校，我们也注重技术的工程化，因此我们的无人机表现出更好的鲁棒性和可靠性。”宋韬说。

为了让无人机有更好的环境适应性，“飞鹰队”考虑良多。比如，比赛地区正午太阳毒辣，炫光强烈，别说是机器，就连人也很难看清楚太阳直射下的标记。为了解决这一问题，团队里做视觉的博士生用深度学习的方法，模拟拍摄诸多强光下的照片，训练无人机进行识别。再比如，和无人车不同，因重量限制，无人机无法搭载过于复杂的器件。这就对团队的算法提出更高要求，他们必须对软件进行优化，在硬件条件无法达到最优的情况下，实现较高的在线实时处理速度。

“这次比赛，实现的是人工智能的初级阶段。”宋韬说。具备智能的无人机，在未来的智能交通中可以发挥更大作用。它能自动识别交通拥堵点，还可以进行边境巡查，用于森林防火。“复杂情况地面救援，水上船只无人起降……这些都是应用场景，我们正在做相关研究。”林德福表示。

大赛夺魁，增强了队伍信心，对后续人才培养也有助力。林德福和宋韬已经跃跃欲试，为下一次比赛做准备。稍事休整后，团队将总结这次比赛中的经验教训，取长补短之后再出发。“在人工智能的研究上，我们要不断深入。在紧跟国际目前主流大方向的同时，通过多学科交叉，开拓我们的原创性方向。”林德福这样展望。