利用太阳能无人机解决欧洲难民危机:一次长达26小时的全自动搜救飞行|新智造

2016-08-26 10:31:21     作者:Jasper      来源:雷锋网

AtlantikSolar又创造了一座新的里程碑,因为它成功实现了首次全自动有效荷载太阳能无人机的永久飞行,完成了长达26小时的搜救任务。

编者按:本文作者Philipp Oettershagen,来源Robohub,新智造独家编译,未经许可拒绝转载!

去年,AtlantikSolar创造了一项新的世界纪录,将总重小于50kg的太阳能无人机的飞行时长延长到了81个小时,该项纪录至今仍没能被打破。然而,在一年后的今天,AtlantikSolar又创造了一座新的里程碑,因为它成功实现了首次全自动(从起飞到降落)有效荷载(配备彩色相机和热感相机)太阳能无人机的永久飞行,完成了长达26小时的搜救任务。

尽管之前81小时和28小时的两项持续飞行记录都是AtlantikSolar历史上的重要里程碑,彰显了AtlantikSolar的永久持续飞行能力,但是它们需要飞行员人工控制起飞和降落,并且还无法搭载任何空中影像设备。然而,我们团队真正执行的任务却需要同时具备这些要素,比如飞机在整个自主起降过程中的操控简易性,再比如其是否能够搭载影像设备来帮助搜救队找出地面和海上的难民。例如目前在地中海发生的欧洲难民危机,就需要我们的无人机在执行搜救任务时,将空中获取的感应情报持续报告给有关当局。

此次26小时的太阳能搜救飞行由AtlantikSolar AS-3执行,时间是从2016年7月19日到7月20日。这次飞行在全球范围内都是首屈一指的,它包含了以下这些特点:

永久飞行:26小时的日夜飞行,实现了能源上的永久飞行。

全自动飞行:在26个小时的飞行时间里,没有出现过一次飞行员人工操作。

SaR荷载:飞机上共搭载了10瓦300克重量的东西(1台彩色相机,1台热感相机,和1台带有WLAN的ODROID机载电脑)在空中全天执行难民探测任务。

环境感知:飞机可以进行全自动的上升热流追踪,从而提升了电池效力,加快了充电速度。

此次长达26小时的飞行在瑞士辛维尔当地时间7月19日18:02开始,起飞时电池为充满状态。起飞过程完全自动:在所有的系统检查完毕之后,飞机通过手动发射投入空中,然后继续飞行,在没有飞行员操控的情况下,自动飞向其首个既定航路点。

无人机的飞行控制技术是基于一台ETHZ/3DR Pixhawk的自动驾驶仪,该驾驶仪拥有自主系统实验室设计的特定飞行控制器。机上配备了一部彩色相机,一部热感相机,一台机载电脑以及无线局域网,以便对捕捉到的图像进行实时直播。整个的机载设备要一直运行到晚上9点,由于光线不足,9点之后,彩色相机就会关闭。电池在8点之间就会迅速开始充电,到9点的时候,电量还剩下95%。我们注意到,像AtlantikSolar这样的小型太阳能无人机,启动机上的所有机载设备,要消耗10瓦的电量,这对其实现永久飞行来说,是一个极大的挑战。在夜里飞行的前几个小时时间里,飞机总共消耗了60瓦电量。

真正的搜救能力测试在接近晚上11点的时候才开始。由于飞机完全飞行在黑暗之中,因此我们只能看到红外相机的空中影像信息。机载系统在23:05的时候成功发现了躺在低处草丛(草丛周围有房屋,帐篷,汽车,街道等,其中热力发电机尤为明显)中的难民。此次的难民探测由地面操作员根据直播影像进行人工操作。然而,下一次的AtlantikSolar测试飞行将会实施全自动的机上难民探测(正如已在ICARUS搜救项目中测试的那样)。所有这些能力都是实现永久飞行以及执行空中难民探测任务的完整要素。我们坚信这将在解决紧迫问题方面发挥重大作用,例如像2015年和2016年地中海附近欧洲难民危机。

尽管风力已经达到8米每秒,但是搭载了红外相机的无人机搜救支持活动仍继续在夜间持续。当地时间7月20日早上06:20,太阳开始升起,到08:04时,电池的最低电量还剩下26%。即使加上额外的10瓦电量消耗,我们的剩余能量比例甚至超过了我们当初所预测的23%,也可以算是一个成功。为了加快电池的充电速度,飞机还自动进行上升热流追踪,在早上晚些时候,一旦遇到上升热流,这一功能就会启动。这样一来,飞机便可以多次自由提升大于100米的飞行高度,同样的,这也不需要飞行员的任何操作。在15:30时,电池又重新充满。

在进行了26小时的太阳能飞行之后,飞机自动降落在瑞士辛维尔机场,结束了整个搜救任务。降落过程中,飞机依靠 LIDAR(光探测和测距)传感器来测量其离地面的距离。通常来说,这种难飞的飞机需要十分有经验的飞行员来进行操控和降落,而AtlantikSolar却能够安全执行自动降落。由于搜救支持团队往往无法进行大量的无人机飞行训练,因此这种全自动的太阳能无人机的出现对他们来说十分关键。其太阳能以及高性能的显著优势,令这些搜救支持团队受益匪浅。

via robohub

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