作者:韩琨 来源:中国科学报 发布时间:2016/9/15 11:32:18
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西安交大学生团队:给无人机一双“机器慧眼”

 

■本报记者 韩琨

说起来,这是一场颇为紧张的国际性比赛。说紧张,不仅在于竞争团队既有高校学生,也来自业界公司,压力和竞争的激烈程度都可见一斑,还在于准备各项事务的条件都很有限。不过,来自西安交通大学的学生团队还是拿到了可喜的成绩。

8月底,由联合国开发计划署、大疆创新科技有限公司、福特公司联合主办的第三届DJI全球开发者大赛总决赛在美国纽约州格里菲斯国际机场举行。西安交通大学研究生无人机团队“MachInsight机器慧眼”历经多轮激烈角逐,从全球130多支参赛队伍中脱颖而出,晋级总决赛(世界十强入围),并获得第四名,美国企业Autero代表队获得比赛冠军。

高校之外的竞赛

西安交通大学研究生无人机团队队长、来自电信学院的研究生陈仕韬告诉《中国科学报》记者,他是这支队伍的发起者,负责整体系统设计与方案规划。今年3月,最初看到2016年DJI全球开发者大赛“2016 DJI Developer Challenge ——Fly to Future”比赛的消息时,陈仕韬便十分感兴趣。他迅速联系了几位相关专业的好友,大家一拍即合,组建了这支由7名研究生组成的跨院系团队。

“大赛以‘灾后搜救’为主题,要求参赛队伍设计应用程序,让大疆无人机从行驶中的福特F150皮卡上起飞,进入受灾地区搜寻幸存者,并将信息实时传输至SYNC 3车载通讯系统,最后返回并降落在行驶的汽车上。” 陈仕韬介绍道,由于大赛主办方对参赛队伍的性质未作限制,无论是高校还是企业抑或独立开发者均可参加,因此,这次比赛的竞争更加激烈。

这届大赛共吸引了来自斯坦福大学、乔治亚理工大学、奥地利格拉茨技术大学、香港中文大学、韩国科学院、中国科学院、西安交通大学、哈尔滨工业大学等知名大学及研究机构等全球130多支参赛队伍参与角逐。

“这都是一些在无人机相关技术方面水平相当不错的机构。” 陈仕韬补充道。

一波三折的挑战

说起西安交大研究生无人机团队这次参赛的经历,大概可以用“一波三折”这个词来形容。但“三折”并不是三场戏剧性的转折,而是指从入围到最后进入决赛,竞赛队伍需要突破三重挑战。而“一波”则是指被通知赴美参加总决赛的时间特别紧张,仅有两周时间办理签证事宜,最终7名队员中仅有陈仕韬、陈嘉怡两人得以成行。

“按照规则,一共有三轮筛选。第一轮淘汰后剩下25支队伍;第二轮淘汰至15支团队;第三轮筛选出最后入围总决赛的10支队伍。”陈仕韬说,团队连续三轮提交的技术方案及视频顺利地通过了专家组的评审,成功晋级最终十强,闯入总决赛。

晋级第一轮比赛后,团队利用大赛官方赞助及“西安交通大学——大疆学生创新实验基地”的无人机设备,迅速着手开发。第二轮比赛,成功实现AprilTags稳定识别,可实时获取Apriltags三维位置信息,并能对时速30km/h运动目标稳定跟踪。第三轮比赛,基于Guidance及惯导系统,成功实现无人机室内目标搜索及避障,并可将目标信息、无人机航迹传回到手机端实时显示;成功实现无人机在时速25km/h汽车上的移动降落。在晋级总决赛后的深度开发阶段,实现了无人机的搜救任务的全流程,通过App或Ford F150上的按键,可实现无人机一键起飞、降落及放弃任务等功能,能够基于感知周围的障碍物重新规划飞行路径,实现了PID算法控制无人机的稳定跟踪及降落。

三轮考验顺利通过,背后是成员们高强度的付出。陈仕韬告诉记者,从组队到最终8月底在美国比赛,近半年的时间里,除了原本就必须完成的学业,团队成员们的其他时间几乎都投入到了比赛的准备中。他的导师、中国工程院院士郑南宁等几位交大在相关专业方面的教师也担任了团队的指导,学校也给予了队伍很大的支持和帮助。

挑战自我,飞向未来

入夏以来,西安的天气就迎来了罕见的高温,但陈仕韬和队员们还要保证日常的实验室工作。因此,他们不得不在凌晨四点左右就起身,前往郊区这种比较符合比赛要求的地点进行测试。“一是为了不耽误日常的工作,二是只有那个时段才能找到较为接近比赛要求的场地,比如人少无车,不被打扰。”陈仕韬解释道。

他说,由于大赛的特殊性,在进入总决赛之前的所有测试只能是尽量找到“比较接近”的场地进行,“毕竟一块完整的50米×50米的搜索场地以及长约300米的降落场地,包括比赛要用的皮卡都很难找到。例如,我们的测试用车仅仅是一辆卡车”。

在总决赛现场,由于赛程紧张,参赛队伍并没有太多的现场调试机会,而7名队员仅到场两位,每个人所要完成的任务也稍显繁重。陈仕韬坦言:“还是有些紧张的,好在我们还是坚持下来了。”

“所有直接上场的展示都有一次机会。” 陈仕韬说,因此出状况的团队不少,“相当于把参赛方案第一次拿出来进行100%的测试。例如,有支队伍的无人机还没起飞,程序就出错了,那也没办法”。

值得一提的是,在总决赛现场,仅有西安交大队与美国Autero队尝试了动态降落这个最难的科目,展现了较高的技术水准,赢得了其他参赛队和观众的赞叹。

“我们在设计方面应该是没有问题的,选择动态降落也是一种挑战吧。”虽然第四名的结果有些遗憾,但陈仕韬表示,他们会继续在这个方向上多作研究,期待知识和技术的稳步提高。

陈嘉怡也说,相比结果,她更在乎坚持,更看重这一过程中的收获。

“其实无论是比赛还是其他事情,在个人能力和创造力之前,做事态度是第一位的。只要决定去做一件事,就要一直坚持做下去。从小的家教也教会我,做事情结果不重要,在过程中的收获才是宝贵的财富。所以无须左顾右盼,也无须过度衡量自己正在做的事情会给人生带来多少价值,是否值得付出当前的努力。”她说。

《中国科学报》 (2016-09-15 第8版 校园)
 
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