算法使自主无人机飞行速度超过人类控制

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。

无人机需要快速完成任务，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路点，例如窗口、房间、狭小的空间或其他特定的位置。当飞过这些路点时，无人机会计算出最佳的轨迹和加速或减速。

团队的算法

研究团队的算法能够找到最快的轨迹来引导一个四轴无人机（具有四个螺旋桨的无人机）通过一个路点的回路。

Davide Scaramuzza 领导 UZH 的机器人和感知小组以及 NCCR 机器人的大挑战，该挑战负责资助 研究。

“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生成时间最优轨迹的算法，充分考虑了无人机的限制。”

以前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，不像以前的算法那样将飞行路径的某些部分分配给特定的路点，我们的算法只是告诉无人机通过所有路点，但不指定如何或何时通过，”Foehn 说。

测试新算法

为了测试新系统，团队让算法和两名人类飞行员在同一个四轴无人机上竞争，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。

为了创建一个更加公平的系统，研究人员允许人类飞行员在比赛前训练。尽管进行了所有这些训练，算法仍然获胜，并且所有的圈速都比人类飞行员快。算法还比人类表现得更一致。找到最佳轨迹后，它能够反复重现，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，以使其能够进入商业应用。当前系统需要长达一小时的计算时间来计算时间最优轨迹，并且依赖外部摄像头来计算其位置。科学家们现在希望探索机载摄像头。

即使需要这些改进，自主无人机能够比人类飞行更快这一事实也是一个至关重要的发展。

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