在最近一次無人機競賽中，一架自主飛行的四旋翼飛機首次超過了兩名人類飛行員。這一成功是基于蘇黎世大學(xué)研究人員開發(fā)的一種新算法。它可以計算時間最優(yōu)軌跡，充分考慮到無人機的局限性。
無人機要想發(fā)揮效用，首先需要速度快。由于電池壽命有限，它們必須在盡可能短的時間內(nèi)完成所有任務(wù)：在災(zāi)難現(xiàn)場搜尋幸存者、檢查建筑物、運送貨物等。同時無人機還可能需要通過一系列的路徑點，如窗戶、房間或特定的地點來進行檢查，在每個航段采用最佳的軌跡和正確的加速或減速。
優(yōu)于專業(yè)飛行員的算法
最優(yōu)秀的人類無人機操作員在這方面做得非常好，迄今為止，在無人機競賽中，他們的表現(xiàn)總是優(yōu)于自動系統(tǒng)。如今，蘇黎世大學(xué)的一個研究小組發(fā)明了一種算法，可以找到引導(dǎo)四旋翼飛行器(即有四個螺旋槳的無人機)通過一系列航路點，并采用最快的軌跡?！拔覀兊臒o人機在實驗跑道上擊敗了兩位世界級人類飛行員的最快速度?！?蘇黎世大學(xué)機器人和感知小組的負(fù)責(zé)人Davide Scaramuzza說。
該算法的新穎之處在于，它是第一個完全考慮無人機的局限性，并生成時間最優(yōu)軌跡的算法。之前的工作要么依賴于四旋翼系統(tǒng)的簡化，要么依賴于飛行路徑的描述，因此它們是次優(yōu)解決方案?！拔覀兊年P(guān)鍵思想是，算法只告訴無人機通過所有的航路點，既不給飛行路徑的各個部分分配特定的航路點，也不會告訴無人機如何或何時通過航路?！闭撐牡牡谝蛔髡逷hilipp Foehn博士補充道。
外部攝像頭提供實時位置信息
研究人員讓該算法和兩名人類操作員駕駛同一架四旋翼飛機通過一個賽道。他們使用外部攝像機來精確捕捉無人機的運動，如果是自動駕駛的無人機，則向算法提供無人機在任何時刻的實時位置信息。為了確保測試的公平比較，人類飛行員在比賽前有機會在賽道上進行訓(xùn)練。但最終還是算法贏了:它的所有圈數(shù)都比人類快，而且表現(xiàn)更一致。這并不奇怪，因為一旦算法找到了最佳軌跡，它就可以重復(fù)多次，不像人類飛行員會偶爾發(fā)揮不穩(wěn)定。
在實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用之前，該算法需要降低計算要求，因為現(xiàn)在計算機計算無人機的時間最優(yōu)軌跡需要一個小時。此外，目前，無人機依靠外部攝像頭來計算它在任何時候的位置。在未來的工作中，科學(xué)家們希望使用機載攝像機。但是，無人駕駛飛機的飛行速度原則上是可以超過人類操作員的。Scaramuzza說:“這種算法可以在無人機包裹遞送、檢查、搜索和救援等方面有巨大的應(yīng)用?！?/p>
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