给无人机一双“机器慧眼”

说起来，这是一场相当激烈的国际竞争。紧张不仅仅在于竞争团队包括大学生和行业公司。压力和竞争的强度是显而易见的，但在准备各种事务的有限条件下也是如此。然而，Xi交通大学的学生团队取得了可喜的成绩。

8月底，由联合国开发计划署、*创新科技有限公司和福特公司联合主办的第三届DJI全球开发商竞赛决赛在美国纽约州格里菲斯国际机场举行。来自Xi交通大学的研究生无人机“MachInsight Machine Eye”团队经历了多轮激烈的竞争，来自世界各地的130多个参赛队进入决赛(世界十大决赛)，并获得第四名。美国企业奥特罗队赢得了冠军。

学院和大学以外的竞赛

Xi交通大学研究生和电信学院研究生无人机小组组长陈世涛告诉《中国科学》说，他是该小组的发起人，负责整个系统设计和项目规划。今年3月，陈世涛第一次看到2016年DJI开发商挑战赛——飞向未来竞赛的消息时，非常感兴趣。他很快联系了几个相关学科的密友，他们很合得来，组成了这个由7名研究生组成的跨系团队。

“比赛的主题是‘灾后搜救’，要求参赛队设计一个应用程序，让*无人机从运行中的福特F150皮卡上起飞，进入灾区搜寻幸存者，并将信息实时传输到SYNC 3车辆通信系统，最后返回并降落在运行中的车辆上。”陈世涛表示，由于竞赛的组织者没有限制参赛队伍的性质，无论是高校、企业还是独立开发商都可以参加竞赛，因此竞争更加激烈。

比赛吸引了来自斯坦福大学、佐治亚理工大学、奥地利格拉茨理工大学、香港中文大学、韩国科学院、中国科学院、Xi交通大学、哈尔滨工业大学等知名大学和研究机构的130多支队伍。

"这些组织非常擅长无人机相关技术."陈世涛接着说道。

曲折的挑战

说起Xi交通大学研究生无人机队在这次比赛中的经历，我们大概可以用“一波三折”这个词。然而，“30%的折扣”并不意味着三个戏剧性的变化，而是指参赛队从进入决赛时需要突破的三个挑战。“第一波”是指被告知在美国参加决赛的时间非常紧张。签证申请只剩下两周了。最后，只有陈石涛和陈嘉仪能够出席。

“根据规定，有三轮筛选。在第一轮淘汰赛后，剩下25支球队。第二轮淘汰了15个队；在第三轮中，有10支队伍被选入决赛。陈世涛表示，该队连续三轮提交的技术方案和视频通过专家组评审，顺利晋级十强并进入决赛。

在获得第一轮参赛资格后，该团队在竞赛的官方赞助和“Xi交通大学-大江学生创新实验基地”的资助下，迅速开始研发无人机设备。在第二轮比赛中，成功实现了AprilTags稳定识别，并实时获取Apriltags三维位置信息，能够稳定跟踪速度为30公里/小时的运动目标。在第三轮比赛中，基于制导和惯性导航系统，成功实现了无人机的室内目标搜索和避障，并将目标信息和无人机轨迹传回手机进行实时显示。无人机成功着陆在时速25公里的飞行器上。在进入决赛后的深度开发阶段，实现了无人机搜救任务的全过程。通过应用或福特F150上的按钮，可以实现无人机的一键起飞、着陆和任务放弃功能。飞行路径可以根据对周围障碍物的感知重新规划，PID算法可以用来控制无人机的稳定跟踪和着陆。

三轮测试的成功通过得到了成员们高强度努力的支持。陈世涛告诉记者，从球队组建到8月底在美国的决赛，在过去的6个月里，除了原本需要学习的时间，队员们几乎把所有的时间都花在了比赛的准备上。他的导师中国工程院院士郑南宁以及交通大学相关领域的其他教师也担任了团队的指导，学校也给予了团队很大的支持和帮助。

挑战自己，奔向未来。

自初夏以来，Xi的天气经历了罕见的高温，但陈石涛和他的团队成员仍然要保证实验室的日常工作。因此，他们不得不在凌晨4点左右起床，去更适合比赛的郊区进行测试。“首先，为了不耽误日常工作，其次，只有到那个时候，我们才能找到一个更接近比赛要求的场地，比如少人、无车、无干扰。”陈世涛解释道。

他说，由于比赛的特殊性，所有进入决赛前的测试只能通过寻找一个“相对靠近”的场地来进行。“毕竟，一个完整的50米乘50米搜索场地和一个大约300米长的着陆点，包括比赛用的小卡车，都很难找到。例如，我们的测试车只是一辆卡车。”

在决赛现场，由于日程安排很紧，参赛队伍没有太多的现场调试机会，而七名选手中只有两名到场，每个人都必须完成一项稍重的任务。陈世涛坦言:“我还是有点紧张，但我们坚持了下来。”

"所有直接露面都有机会。"陈世涛说，结果是许多队伍都不在状态，“这相当于第一次拿出比赛计划，进行100%的测试。”比如，有一队无人机还没起飞，程序出了问题，那也没办法”。

值得一提的是，在决赛中，只有Xi交通大学队和美国奥特罗队尝试了最难的动态着陆科目，显示出较高的技术水平，赢得了其他球队和观众的钦佩。

“我们在设计上应该没有问题。选择动态着陆也是一个挑战。”尽管第四名的结果有些令人遗憾，陈世涛说他们将继续在这个方向上做更多的研究，并期待知识和技术的稳步提高。

陈嘉仪还说，她更关心坚持不懈，更关心过程中的收获，而不是结果。

“事实上，无论是竞争还是其他事情，在个人能力和创造力之前，做事的态度是第一位的。只要你决定做某事，你就必须坚持下去。我从小就被一位导师教导，做事的复杂并不重要，过程中的收获是宝贵的财富。因此，没有必要左顾右盼，也没有必要过分权衡你正在做的事情会给你的生活带来多大价值，以及它是否值得你目前的努力。”她说。