算法使自主无人机飞行速度超过人类控制

在过去，人类飞行员在飞行无人机方面一直能够比自主系统表现更好。然而，来自苏黎世大学（UZH）的研究小组开发了一种算法，这种算法正在改变这种动态。

无人机需要快速飞行，因为它们的电池寿命有限。这意味着它们必须在尽可能短的时间内完成任务，包括搜索和救援任务、建筑检查或送货。通常，这需要无人机通过一系列的航点，例如窗口、房间、狭小的空间或其他特定的位置。当无人机通过这些航点时，它们会计算出最佳的轨迹和每个点的加速或减速。

团队的算法

研究团队的算法能够找到最快的轨迹来引导四轴无人机（一种具有四个螺旋桨的无人机）通过一系列的航点进行飞行。

Davide Scaramuzza 领导着 UZH 的机器人和感知小组以及 NCCR 机器人技术的救援大挑战，这项研究得到了后者的资金支持。

“我们的无人机在实验赛道上击败了两名世界级人类飞行员的最快圈速，”Scaramuzza 说。“该算法的新颖之处在于它是第一个考虑无人机限制的时间最优轨迹生成算法。”

以前在这个领域的工作集中在简化四轴无人机系统或飞行路径的描述，这些都是限制因素。

Phillip Foehn 是一名博士生，也是论文的第一作者。

“关键思想是，不是将飞行路径的某些部分分配给特定的航点，而是我们的算法只告诉无人机通过所有航点，但不指定如何或何时通过，”Foehn 说。

测试新算法

为了测试新的系统，团队让算法和两名人类飞行员在同一四轴无人机上竞争，飞行相同的赛道。他们依靠外部摄像头来捕捉无人机的运动。对于自主无人机，这些摄像头为算法提供了实时信息，例如无人机在任何时候的位置。

为了创建一个更公平的系统，研究人员允许人类飞行员在比赛前训练。尽管进行了所有的训练，算法仍然获胜，并且所有的圈速都比人类飞行员快。算法也比人类表现得更一致。一旦它找到了最佳轨迹，就能够反复重现，而人类无法做到这一点。

研究人员必须创建一个计算需求较低的无人机，如果它要应用于商业领域。当前的系统需要长达一小时的计算时间来计算事件的时间最优轨迹，并且它依赖于外部摄像头来计算其位置。科学家们现在想探索使用机载摄像头。

即使需要这些进步，自主无人机能够飞行速度超过人类飞行员这一事实也是一个至关重要的发展。

“该算法可以在包裹配送、检查、搜索和救援等方面具有巨大的应用，”Scaramuzza 说。