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为什么说这是一项科技赛事 请他们告诉你

为什么说这是一项科技赛事 请他们告诉你

第四届国际无人飞行器创新大奖赛帷幕已经落下,但这次大赛给人们带来的启示仍然深刻。与众多的无人机赛事相比,本次大奖赛是一项科技赛事,而非大众眼里的竞技赛事;《航空知识》杂志主编王亚男作为一直在现场报道的专业媒体代表,记录了本次参赛所不为人知的场面和人物,听听她们眼中的大奖赛与我们看到的有什么不同。

首先,小众的科技赛事从第四届开始得到了广泛关注

大赛总指挥、中国航空学会科普部部长赵霜红女士表示,从第四届大赛开始,确立了每年举办、单双年差异化的规则,单数年大赛设创意赛和竞技赛,双数年仅设竞技赛,给创意者留出充足的时间周期。并对这类高端技术类赛事的未来前途充满了信心;

同时赵部长特地强调本届大赛得到了歌尔集团这样的技术创新型企业直接赞助,安吉地方政府也表示愿意长期作为大赛的举办地,新闻媒体也对这次大赛给予了比以往更多的关注。当地群众也对无人机这类创新技术表现出相当的热情,许多群众冒雨长时间在看台上观看比赛,有些群众甚至还带来年幼的孩子一同观看,令人感动。这一切都是值得注意的现象,说明无人机大奖赛这样的技术赛事的社会公众关注度正逐步提高,对于未来发展十分有利。赵部长认为,无人机大奖赛有着广阔的前景,将成为国内无人机技术创新的标志性活动和无人机产业良性发展的驱动力。

与其他大赛相比,大奖赛更关注无人机前沿应用技术

大奖赛地面裁判长孙毅对大奖赛的定位给予了很高的评价。“国外的无人机赛事很多,国内也有一些无人机相关比赛活动,但许多无人机赛事多数是出于企业宣传和商业利益目的,相比之下国际无人机大奖赛属于比较注重技术创新的‘高大上’赛事,其宗旨是鼓励无人机技术创新,推动无人机行业健康发展。这项比赛的技术门槛比较高,要求团队必须具有相当的技术储备和工程实践能力。”

从历次比赛设定的科目看,就能看出大奖赛对无人机前沿应用技术的关注。第一届大奖赛的科目是无人机自主着舰,要求无人机在自主控制下沿合理下滑路径接触模拟航母甲板并实现拦阻着陆;第二届大赛科目仍是自主着舰,但模拟甲板变成了局部移动式,增加了无人机控制中需要考核的相对运动变量;第三届大赛整个模拟甲板都变为移动式,竞赛难度进一步提升。第四届大赛则采用了全新的科目设定,针对固定翼和旋翼类分别设立了穿越障碍和精准农业等科目,科目更加丰富,考核重点仍然是无人机自主控制和决策能力。

孙毅这样描述本届大赛对无人机的技术需求。“固定翼类比赛中,无人机需要依靠自主控制沿规定路径穿越各障碍门,并根据随机灯光信号决策并选择路径,这种自主化程度实际上还不及一只野兔,但它却标志着无人机智能化技术的前沿。在比赛进程中,先后有多架无人机在穿越障碍门过程中与障碍门直接发生碰撞,有些未能按随机指示灯确认绕飞方向,这都说明这样一道考题仍然使当前无人机自主控制能力面临不小的考验。虽然差分GPS可以保证无人机实现厘米级的定位精度,但在快速飞行过程中,在两三秒内根据随机指示灯颜色完成决策并在抵达障碍杆前准确规划路径绕飞,还是具有相当难度。特别是在飞行平台上要集成飞控系统、自主控制系统以及传感反馈系统并让各系统能良好协调匹配工作,并非易事。而这种自主控制能力,也是无人机未来发展潜力大小的重要决定要素。”

旋翼类无人飞行器的精准农业竞赛科目,要求无人机必须能够准确识代表农作物品种的别阿拉伯数字,并根据数字屏幕显示的数字找到对应的作物位置进行喷洒。这一科目对于人类而言看似简单,但无人机想完成这样的科目并非易事。竞赛中,有的参赛队无人飞行器因为定位精度问题直接碰撞到“植株”而坠落;有的无人机因为自主控制程序错误长时间“徘徊观望”迟迟不投入作业;也有的无人机因飞行稳定性差根本无法进入作业流程。

中国科学院沈阳自动化研究所的参赛无人机表现相对较好,成功完成了科目要求的喷洒作业任务。赛后采访中,领队杨丽英表示,他们之所以能取得较好的成绩,主要原因在于他们研究所一直从事自动化控制理论和方法的研究开发,加之连续两年参赛,积累了相当的经验。在参赛无人机研制中,他们采取了科学合理的自动控制理论,通过程序让无人机对作物标志数字进行视觉识别,并把视觉获取的图像序号转化为位置信息,然后结合GPS差分定位技术实现无人机精确定位,最终较为成功地完成了任务。看起来这些技术都不新鲜,但在系统集成与验证方面,参赛队员却付出了艰苦努力,几次变更控制策略,最终找到较为合理的解决方案。由此可见,无人机作为微型飞行器技术、机器人技术与数字通讯技术的结合体,其交叉科学与技术的开发与应用,仍然是一个富于挑战性的课题。这也正是大奖赛希望鼓励创新的重要领域,是大赛的宗旨所在。

欧洲发展模式印证了大奖赛的初衷正确

涡喷航模编队赛成为本届大奖赛中一项重要的群众亮点。当那些涡喷动力模型发出如真正战斗机一般的呼啸高速升空,并在空中做出连真机都难以企及的特技动作和编队动作时,现场观众的目光无不被吸引。赛后,国际喷气模型协会主席马克为新闻媒体介绍了欧洲喷气航模的发展现状。“在欧洲,涡喷动力航模的玩家大约占航模玩家总数的5%~10%,他们大多处于30岁到50岁这一年龄段。这次涡喷航模编队赛,是该项赛事首次来到中国举办,它在中国应该有很好的发展前景。”马克表示,在欧洲航空模型俱乐部和飞行场很多,“在我的家乡德国法兰克福附近,方圆50公里内就有不少于20个航模飞行场,它们由各个俱乐部管理,在这里大孩子们会带着小孩子们学习航模技术,从最简单的航模逐渐晋级到复杂的航模,其中一部分人最终会成为涡喷航模玩家。”

自1985年欧洲最早设计成功模型用涡喷发动机起,到今天模型用涡喷发动机的技术已经成熟,可靠性和安全性大大提高。距马克介绍,目前模型用涡喷发动机的使用寿命可达50小时,按照每次飞行10分钟计,可供模型飞行300次,基本上可持续使用两年。这也促进了涡喷动力模型的发展,如今中国也有一些厂商在从事涡喷模型发动机的生产,整个产业发展趋势良好。在航空模型运动对青少年成长的积极性上,马克也表达了自己的见解。

他表示,许多孩子从小玩航模,到他们上大学时,已经具备了较为丰富的工程技术知识,如果他们选择工程类专业,那么模型运动经历对于他们的学业和未来在工程技术领域的发展,无疑是良好的基础。

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