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”在阿聯酋首都阿布紮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衆江湖高手。帶隊老師坦言，去之前還有些忐忑，現在知道，隻要潛心把事情做踏實，自己的技術也并不落後于國外。

這一賽事每兩年舉辦一次，主辦方爲阿聯酋哈利法大學，現已發展成爲國際無人機及機器人領域的頂級賽事之一。

本屆賽事共分爲初賽、複賽和決賽三個階段，要求參賽者開發出能夠在複雜動态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拟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韬介紹，比賽場地類似一個足球場，場内行駛着一輛電瓶車，電瓶車頂上畫着供無人機辨認的标識。“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，應做到無人幹預。無人機起飛後，會利用随身攜帶的攝像頭（光電雲台）尋找車輛，将其鎖定，之後展開跟蹤，并判斷出自己和車輛的相對位置，尋找合适時機降落于車輛頂部的平台上。

“着陸的時候挺危險，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麽突發情況，還能用其他無人機進行替補。

因爲時間緊，“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”也撐到了最後。

從現場視頻來看，整個過程行雲流水、一氣呵成。無人機起飛，發現目标，調整姿态，追着車輛而去，然後下降、減速，穩穩降落。

他們隻花了66秒，和第二名拉開了半分多鍾的差距。

“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，實驗室成爲平台，聚合校内多學科力量，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。”宋韬說。

爲了讓無人機有更好的環境适應性，“飛鷹隊”考慮良多。比如，比賽地區正午太陽毒辣，炫光強烈，别說是機器，就連人也很難看清楚太陽直射下的标記。爲了解決這一問題，團隊裏做視覺的博士生用深度學習的方法，模拟拍攝諸多強光下的照片，訓練無人機進行識别。再比如，和無人車不同，因重量限制，無人機無法搭載過于複雜的器件。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。”宋韬說。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。它能自動識别交通擁堵點，還可以進行邊境巡查，用于森林防火。“複雜情況地面救援，水上船隻無人起降……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，對後續人才培養也有助力。林德福和宋韬已經躍躍欲試，爲下一次比賽做準備。稍事休整後，團隊将總結這次比賽中的經驗教訓，取長補短之後再出發。“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。