利用太陽能無人機解決歐洲難民危機：一次長達26小時的全自動搜救飛行｜新智造

編者按：本文作者Philipp Oettershagen，來源Robohub，新智造獨家編譯，未經(jīng)許可拒絕轉(zhuǎn)載！

去年，AtlantikSolar創(chuàng)造了一項新的世界紀錄，將總重小于50kg的太陽能無人機的飛行時長延長到了81個小時，該項紀錄至今仍沒能被打破。然而，在一年后的今天，AtlantikSolar又創(chuàng)造了一座新的里程碑，因為它成功實現(xiàn)了首次全自動（從起飛到降落）有效荷載（配備彩色相機和熱感相機）太陽能無人機的永久飛行，完成了長達26小時的搜救任務(wù)。

盡管之前81小時和28小時的兩項持續(xù)飛行記錄都是AtlantikSolar歷史上的重要里程碑，彰顯了AtlantikSolar的永久持續(xù)飛行能力，但是它們需要飛行員人工控制起飛和降落，并且還無法搭載任何空中影像設(shè)備。然而，我們團隊真正執(zhí)行的任務(wù)卻需要同時具備這些要素，比如飛機在整個自主起降過程中的操控簡易性，再比如其是否能夠搭載影像設(shè)備來幫助搜救隊找出地面和海上的難民。例如目前在地中海發(fā)生的歐洲難民危機，就需要我們的無人機在執(zhí)行搜救任務(wù)時，將空中獲取的感應(yīng)情報持續(xù)報告給有關(guān)當局。

此次26小時的太陽能搜救飛行由AtlantikSolar AS-3執(zhí)行，時間是從2016年7月19日到7月20日。這次飛行在全球范圍內(nèi)都是首屈一指的，它包含了以下這些特點：

永久飛行：26小時的日夜飛行，實現(xiàn)了能源上的永久飛行。

全自動飛行：在26個小時的飛行時間里，沒有出現(xiàn)過一次飛行員人工操作。

SaR荷載：飛機上共搭載了10瓦300克重量的東西（1臺彩色相機，1臺熱感相機，和1臺帶有WLAN的ODROID機載電腦）在空中全天執(zhí)行難民探測任務(wù)。

環(huán)境感知：飛機可以進行全自動的上升熱流追蹤，從而提升了電池效力，加快了充電速度。

此次長達26小時的飛行在瑞士辛維爾當?shù)貢r間7月19日18:02開始，起飛時電池為充滿狀態(tài)。起飛過程完全自動：在所有的系統(tǒng)檢查完畢之后，飛機通過手動發(fā)射投入空中，然后繼續(xù)飛行，在沒有飛行員操控的情況下，自動飛向其首個既定航路點。

無人機的飛行控制技術(shù)是基于一臺ETHZ/3DR Pixhawk的自動駕駛儀，該駕駛儀擁有自主系統(tǒng)實驗室設(shè)計的特定飛行控制器。機上配備了一部彩色相機，一部熱感相機，一臺機載電腦以及無線局域網(wǎng)，以便對捕捉到的圖像進行實時直播。整個的機載設(shè)備要一直運行到晚上9點，由于光線不足，9點之后，彩色相機就會關(guān)閉。電池在8點之間就會迅速開始充電，到9點的時候，電量還剩下95%。我們注意到，像AtlantikSolar這樣的小型太陽能無人機，啟動機上的所有機載設(shè)備，要消耗10瓦的電量，這對其實現(xiàn)永久飛行來說，是一個極大的挑戰(zhàn)。在夜里飛行的前幾個小時時間里，飛機總共消耗了60瓦電量。

真正的搜救能力測試在接近晚上11點的時候才開始。由于飛機完全飛行在黑暗之中，因此我們只能看到紅外相機的空中影像信息。機載系統(tǒng)在23:05的時候成功發(fā)現(xiàn)了躺在低處草叢（草叢周圍有房屋，帳篷，汽車，街道等，其中熱力發(fā)電機尤為明顯）中的難民。此次的難民探測由地面操作員根據(jù)直播影像進行人工操作。然而，下一次的AtlantikSolar測試飛行將會實施全自動的機上難民探測（正如已在ICARUS搜救項目中測試的那樣）。所有這些能力都是實現(xiàn)永久飛行以及執(zhí)行空中難民探測任務(wù)的完整要素。我們堅信這將在解決緊迫問題方面發(fā)揮重大作用，例如像2015年和2016年地中海附近歐洲難民危機。

盡管風力已經(jīng)達到8米每秒，但是搭載了紅外相機的無人機搜救支持活動仍繼續(xù)在夜間持續(xù)。當?shù)貢r間7月20日早上06:20，太陽開始升起，到08:04時，電池的最低電量還剩下26%。即使加上額外的10瓦電量消耗，我們的剩余能量比例甚至超過了我們當初所預(yù)測的23%，也可以算是一個成功。為了加快電池的充電速度，飛機還自動進行上升熱流追蹤，在早上晚些時候，一旦遇到上升熱流，這一功能就會啟動。這樣一來，飛機便可以多次自由提升大于100米的飛行高度，同樣的，這也不需要飛行員的任何操作。在15:30時，電池又重新充滿。

在進行了26小時的太陽能飛行之后，飛機自動降落在瑞士辛維爾機場，結(jié)束了整個搜救任務(wù)。降落過程中，飛機依靠 LIDAR（光探測和測距）傳感器來測量其離地面的距離。通常來說，這種難飛的飛機需要十分有經(jīng)驗的飛行員來進行操控和降落，而AtlantikSolar卻能夠安全執(zhí)行自動降落。由于搜救支持團隊往往無法進行大量的無人機飛行訓(xùn)練，因此這種全自動的太陽能無人機的出現(xiàn)對他們來說十分關(guān)鍵。其太陽能以及高性能的顯著優(yōu)勢，令這些搜救支持團隊受益匪淺。

via robohub

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