项目来了 | 这架仅27克的迷你无人机，不拍大片，只为寻找生还奇迹

前不久大疆发布了最新一代的消费级无人机Mavic Air，号称大疆无人机产品中最便携的一款，重量为430克。

△ 大疆Mavic Air （图源：5iMX）

如果说大疆这款无人机算是“口袋无人机”，那么，今天项目来了要介绍的无人机可以称得上是“迷你无人机”了，它的整体机身重量仅27克，比一颗鸡蛋还轻。

△ 深圳先进院研发的微型无人机（图源：深圳先进院）

这是中国科学院深圳先进技术研究院集成所周翊民团队研发的微型无人机，与市面上常见的无人机不同，它可不是用来航拍大片的，而是用于灾后的生命搜寻。

灵活轻便，微型无人机可深入救灾最前线

2018年2月6日，台湾花莲近海发生了6.5级强震，据台湾媒体报道，花莲云翠大楼瞬间坍塌，1至4楼几乎挤压在一起，高度空间仅存不到50公分，搜救过程相当困难。 直至8日凌晨，现场才侦测到微弱生命迹象，然而已错过了最佳救援时机，最终造成14人罹难。

△ 台湾花莲地震现场，云翠大楼倾倒。（图源：中新网）

据周翊民博士介绍，目前地震搜救以人工搜索、生命探测仪和搜救犬三种方式为主，由于灾后现场环境复杂，搜救工作难度大，若使用微型无人机搜索被困人员，能够为后续的救援行动提供决策支持，提升抗震救灾的工作效率。

“微型无人机主要针对没有GPS或GPS信号弱的情况下，在复杂环境中的生命探索，例如在地震、泥石流等自然灾害中，穿越门窗、通道、缝隙进入倒塌建筑内部进行搜救。”

△ 微型无人机由于体积小，可穿越门窗、通道、缝隙。（来源：深圳先进院）

那么，仅有27克重的微型无人机是如何完成飞行、定位、搜救、通讯这一系列任务的？这就要从它极简的结构和强大的算法说起了。

据深圳先进院集成所工程师吕琴介绍，微型无人机宽仅9厘米，总重量27克，可飞行到100米的空中，预期续航时间达15分钟。

△ 深圳先进院研发的微型无人机（图源：深圳先进院）

该无人机主要搭载了摄像头、光流传感器、超声波传感器及惯导芯片。

摄像头主要用于拍摄受灾现场及倒塌建筑内部画面，实时传回地面站，用以判断是否有生命迹象；

光流传感器用于定位微型无人机的飞行高度；

超声波传感器用于测距，定位及避障；

惯导芯片则在无GPS或信号弱的环境下为微型无人机提供自主式的导航系统。

为了实现微型无人机的小型化、轻量化，周翊民团队在芯片及传感器的选择上也有所取舍，舍去了一般无人机用于定位和避障的红外传感器及激光雷达，转而通过多传感器协同及神经网络学习的方法来达到精准的定位。

△  无人机基于神经网络的学习算法。（图源：深圳先进院）

除了生命探索外，周翊民团队的另一大目标是实现无人机的全自主飞行。

目前为止，市面上的无人机都需要通过手机或遥控器进行操控，据周翊民博士介绍，先进院正在研发的无人机全自主飞行技术可以使无人机脱离遥控器，自主执行任务。

“实现全自主飞行的无人机，只需通过地面站下达指令，例如从A地飞到B地，在这个过程中所有的路径规划、避障、调整飞行高度及方向都将由无人机自主完成。”

△ 地面站监控画面。（图源：深圳先进院）

周翊民博士表示，目前研发的技术难点在于控制器的设计，即高级控制算法。由于搭载的传感器较少，因此需要依靠高级控制算法来实现无人机的悬停、翻转、定位、避障、生命体识别等功能，后期还将引进深度学习等人工智能算法。

△ 基于无人机平台的目标识别。（来源：深圳先进院）

续航是无人机面临的一个难题，由于微型无人机体积小，能够搭载的电池容量有限，续航时间仅有十多分钟，如何完成现场勘查搜救任务？周翊民博士给出了答案：5G+编队。

“微型无人机将以编队的形式执行任务，利用5G技术，使每架飞行器都可以成为一个基站。在一个飞行区域中会有一架无人机成为leader，与地面站和区域中的其它无人机保持通讯，进入下一区域后，另一架无人机则成为新的leader。”周翊民博士说。

△微型无人机将组队执行任务。（资料图，图片来自网络）

通过这样通讯组网的方式实现了多架无人机的协同合作，既保障了无人机与地面站的实时通讯，同时也弥补了续航不足的短板，避免了任务中断、无人机失联的情况。

据周翊民博士透露，这台能够搜寻生命，自主飞行，组队行动的微型无人机预计将在2020年前完成研发，目前进入到算法优化和硬件调试阶段。此外，全自主飞行技术还将应用于海上大型无人机，执行海上搜救，海洋污染监测，打击违法捕捞等巡航任务。