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硬核丨给无人机装上“慧眼”和“大脑”

2020-08-14 10:32

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

随着技术的进步，无人机已逐步显露其价值潜力，毫无疑问，在不久的将来它将进入甚至颠覆我们生活的很多方面。

而无人机也经常作为“破坏”的代名词出现在很多电影中，像电影《环太平洋2》、《新哥斯拉》里无人机因失去控制坠机……

电影截图

无人机=科幻？or隐患？

研发新一代智能无人系统是国家重大战略需求，作为我国最早开展无人机研发的单位之一，西北工业大学义不容辞。

西工大计算机学院有这样一个优秀团队，通过计算机视觉、人工智能、导航控制等跨学科交叉，开展前瞻性、基础性、集成性科技创新，创新研发无人系统智能视觉感知技术，为我国无人机的领先、自主、可控贡献力量。

给无人机装上“慧眼”和“大脑”

你知道吗，由于绝大多数无人机仍依赖GPS进行降落，战时或GPS信号缺失的情况会极大程度地增加无人机的事故率。

为解决以上难题，团队创新研发了无人系统智能光学引导降落这一关键技术。该技术利用机载主动视觉探测装置与地基被动视觉探测装置，通过多相机高精度协同，在GPS信号缺失条件下，实现对空中无人机高精度检测定位与着陆点引导降落，极大地提升了无人机在GPS信号差情况下的安全系数。

当无人机应用于应急救灾中时，由于环境复杂，无人机采集图像数量众多，快速精确建图难以保证时效性。

针对此问题，团队研发了无人系统大规模场景高分辨率多维成像与地面目标空间精确探测技术，该技术利用无人系统视觉传感器采集的图像数据，实现大规模场景高分辨率二维拼接图像实时生成、多视角三维场景立体模型精准构建及地面目标空间精确探测与定位。

在技术实现方面：通过设计构建新型航拍图像实时拼接框架，突破了传统拼接技术速度限制；搭建大规模场景三维模型精准生成系统，面向无人系统批量采集的图像序列，实现场景快速三维模型生成与高精度定位；通过研究并突破对地目标精确检测、跟踪与运动估计技术，实现了地面小目标精确检测、低帧率目标准确跟踪以及运动目标速度准确估计。

此项“黑科技”未来不容小觑

如此炫酷的技术，将进一步推动无人系统未来向“自主智能”方向进行发展，新一代的无人系统将具备集群化、智能化的多任务分解与协同能力，实现全空域、全行业应用，能力达到完全自主的目标。

未来，无人系统智能感知技术将应用于无人驾驶车辆、智能机器人等各个方面。应用于无人驾驶车辆，其感知技术能比人类更好地感知环境，检测更小和更微妙的障碍，可更大程度地减少交通事故的发生。机器人的视觉智能化可让智能机器人具备对环境和障碍物的检测和信息处理能力，对机器人智能及控制都具有非常重要的意义。

除此，在日常生活中包括交通管理、安防监控、事故检测、航拍测绘等领域，无人系统智能视觉感知技术都能够得到全方位应用。

一个为之骄傲终身的团队

团队带头人杨涛教授说：“每一个技术从诞生到成熟都需要数年打磨，每个环节都经过了团队反复讨论、迭代和升级。”

以无GPS条件下无人机光学测量与自主降落技术为例，团队在2011年首次参加中航工业杯比赛，研制了第一代系统，实现了200米范围的光学引导降落。经过进一步打磨，2015年作为全国唯一成功的光学引导团队，于2015中航工业杯比赛中，和西工大航空学院、成都纵横自动化技术有限公司多方紧密合作，在GPS干扰机开机条件下，成功实现了固定翼无人机在模拟航母的动平台上精确降落和准确钩锁，测量距离从200米提升到1000米，空间定位精度达到厘米级。

团队成员李广坡同学感叹：“比赛时，当看到打开GPS干扰机后飞机那平稳的姿态，我在欢笑之余又有点想哭的感觉，我们终于成功了！这是一个能吃苦的团队，这是一个即便眼含泪水也要向前奔跑的团队，这是一个让我终身为之骄傲的团队！”