宇时4G数传关于“无人争锋”无人机集群系统挑战赛的一点建议

看海冲浪 · 发表于 2018-5-6 16:09

本帖最后由看海冲浪于 2018-5-6 16:41 编辑

为深入贯彻国家军民融合与创新驱动发展战略，牵引智能无人集群领域新技术发展与转化应用，探索未来智能无人集群作战概念，中国空军联合中国电科电子科学研究院、清华大学、北京理工大学、远望智库等单位举办首届“无人争锋”智能无人机集群系统挑战赛。赛事组委会于2017年9月25日发布了比赛预通知，在组织预报名与比赛规则征求意见基础上，现正式通知如下：　一、比赛目的
　　本次挑战赛结合空中作战背景，设置若干比赛科目，重点考核各参赛队无人机集群密集编队、高速精确避障、协同搜索识别与定位、集群协同策略与动态任务规划、空中精确定位与空中预对接等技术的发展水平。

　　二、比赛科目
　　挑战赛分为公开赛和邀请赛两个部分。
　　公开赛共设3个科目，分别为：
　　科目1（SC-1）密集编队穿越竞速；
　　科目2（SC-2）编队协同侦搜攻击；
　　科目3（SC-3）自主回收与空中受油。
　　各科目简介见附件（详细规则与评分标准在收到报名表后发给参赛队）。各队可以结合自身技术特点选择任意科目参赛。
　　邀请赛为非公开竞赛，由公开赛优胜队和定向邀请队参赛。
　　此外，结合比赛还将开展展览展示和飞行表演等相关活动。
　　三、比赛时间、地点
　　时间：2018年6月，具体时间详见后续通知。邀请赛时间另行通知。
　　地点：河北省保定市涞水县中国电科电子科技园。
　　四、比赛奖励
　　每个比赛科目根据比赛成绩分别评选出冠军、亚军和季军，授予证书、奖杯等奖励，其技术将优先考虑在空军项目中应用。

　　五、参赛对象
　　军内科研单位、军工单位、中科院各相关研究所、高等院校、国有企业、民营企业、无人机爱好者以及相关领域的团队或个人。
　　六、报名方式
　　报名单位或个人请下载并按照要求填写报名表（链接：https：//jinshuju.net/f/iUfyX6），于2018年4月18日前将填写完整的报名表电子版（word格式）发送至指定邮箱：wrzf_zz@163.com。同时，各报名队于2018年4月25日前将盖有单位公章的纸质报名原件及报名队负责人身份证复印件邮寄至赛事组委会。组委会收到纸质报名材料后，将审核确定参赛资格，并于7日内通知报名队。
　　七、比赛流程
　　挑战赛分为初赛、复赛、决赛和邀请赛四个阶段，比赛总体流程如下图所示。

　　初赛：每个科目的所有参赛队抽签决定比赛顺序。每个科目的前16名晋级复赛。
　　复赛：每天进行一个科目的比赛，每个科目的前4名晋级决赛。
　　决赛：在决赛日选出各科目的冠军、亚军和季军。
　　邀请赛：在公开赛每个科目中晋级决赛的参赛队和部分在比赛过程中表现优异的参赛队将有机会获得邀请并参加邀请赛。
　　八、其他事项
　　1。相关事宜说明归组委会所有。
　　2。比赛后续所有信息将通过“无人争锋”公众号统一发布。
　　3。邮寄地址：北京市石景山区八大处高科技园区双园路11号，中国电子科学研究院，邮编：100041，请注明：“无人争锋”。
　　4。报名咨询热线：010-68893034。
　　“无人争锋”挑战赛组委会
　　2018年4月11日
　　附：平台要求及科目简介
　　一、平台要求
　　所有参赛无人机要求为纯电动，起飞重量不超过7kg。
　　所有参赛无人机分为固定翼组和非固定翼组，两组分别进行排名并授奖。
　　固定翼组：所有参赛无人机均为由动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力的航空器；
　　非固定翼组：任一参赛无人机为不符合以上固定翼组规定的其他航空器，包括旋翼飞机、倾转旋翼飞机、复合翼飞机、以及采用超大迎角飞行或吊机飞行的固定翼飞机等；
　　裁判有权根据固定翼飞机在比赛过程中出现的超大迎角飞行或吊机飞行等行为判定参赛飞机所归属的组别类型；
　　如出现实际飞行情况与报名类型不符则取消参赛资格。

　　二、科目简介
　　科目1：密集编队穿越竞速
　　每支参赛队派出不少于4架全自主无人机参赛。无人机集群起飞后以密集编队形式按照规定路线飞行，依次穿越路线上的4个门框（内框尺寸7.32m×2.44m）并返回起降区域。门框位置在赛前进行随机调整，门框移动范围为±14m。完成比赛的无人机数量越多、编队越密集、速度越快的参赛队得分越高。本科目重点考核无人机集群密集编队控制、集群在线环境感知和集群避障与防撞等关键技术。比赛中不得使用差分GPS、差分北斗等差分定位手段。

　　科目2：编队协同侦搜攻击
　　每支参赛队派出2-10架全自主无人机参赛。无人机集群对目标区域内的真假目标（直径7m的圆形靶标，靶心直径2m）进行搜索、识别和定位，然后对目标投掷沙包。能快速、准确识别目标并进行精确投掷的参赛队获胜。投中真目标多的参赛队得分高，投中假目标则有相应罚分。本科目重点考核无人机集群协同侦搜、目标识别、多目标规划等关键技术。比赛中不得使用差分GPS、差分北斗等差分定位手段。

　　科目3、自主回收与空中受油
　　每支参赛队派出2-10架全自主无人机参赛。比赛中，领飞无人机按照规定的路线和速度（固定翼组70km/h，非固定翼组20km/h）飞行，参赛无人机集群需与领飞无人机依次完成空中对接。完成对接的无人机数量越多，完成对接的频度越高，参赛队得分越高。

本科目重点考核无人机集群空中精确定位与空中预对接等关键技术。比赛中不得使用差分GPS、差分北斗等差分定位手段。

看海冲浪 · 发表于 2018-5-6 16:48

本帖最后由看海冲浪于 2018-5-6 16:49 编辑

比赛的题目难度相对而言还是比较高的、毕竟是空军在全国范围内进行技术选拔，储备技术人才。从三个题目而言，都是基于无人机自主智能的一种考察，而空军目前的出发点也说的很明确，不考察参赛队伍的飞机怎么样，只考虑无人机编队的智能水平。说白了就是考察的无人机编队的水平。

就基于pixhawk系列飞控而言，目前编队的技术主要包含如下几个部分：

1.无人机技术，就编队而言，基础的无人机技术是必要的，多旋翼，固定翼无人机都需要能够自主飞行，自主控制。还好APM的固件有guide模式，既指点模式，可以根据无人机的状态，实时的发送控制位置指令，而不需要去操心怎么控制姿态等。所以，使用APM系列固件参加该次比赛的队伍，首要的任务就是把无人机调试稳定。最好基本能够钉钉子。

2.无人机通信组网技术：目前很多种编队组网技术，最傻瓜的方式就是使用10套3DR的数传，不过这个方案最好不要使用，第一就是数传超过5套同时开启后，相互间干扰非常大，信号质量可以下降到30%左右，就这个通信质量，根本完成不了编队。第二，就是参赛时，参赛队伍一多起来，现场的无线环境非常恶劣，一出现问题，再好的软件也没用。2.zigbee/XBEE，没用过，不知道效果怎么样。也不知道在APM系列飞控上怎么使用。3.使用WIFI，可以将多台无人机同时连接到一台路由器上，使用APM系列飞控的可以使用ESP8266的WIFI模块，将WIFI模块设为STA模式，然后使用一台大功率的路由器，让WIFI模块全部链接到路由器。实现组网，但是需要相应的固件支持，宇时4G数传特别针对该应用场景研发了编队的固件。但是该方式的缺点在于数传的距离取决于大功率路由器的距离，而且WIFI容易断开。4.就是使用4G数传，目前宇时4G数传可以做到高空1000米以下信号稳定，同时针对无人机争锋大赛特别推出的编队版软件已经助力南航，北航，电科，川大等参赛队伍建立了稳定的通信解决方案。使用4G数传的优点，1.保证在现场复杂的电磁干扰中，数传的稳定与可靠。2.距离不受限制，保证无人机在飞远后，数传同样可靠。3.延迟小，4G网络的延迟在20-120ms之间，远远低于普通数传的300-800ms，保证了通信的及时性。

3.智能控制技术：目前给每台无人机上都做一个自主控制的方案难度还是非常大的，首先要知道周围的无人机的位置，还要能够和周围无人机通信，协调相互间移动。如果就几台无人机还好办，可以每台之间都建立通信，但是超过10台这个方案就不太可行了。所以目前编队技术大多数都是采用集中控制的方式，采用地面站软件1控N。目前APM系列飞控的地面站软件用APMPlanner，Mission planner ,QGroudControl 等。目前最流行的是Mission planner。采用C#语言编写，使用mavlink协议与无人机通信，一地面站连接多无人机的机制已经完成，同时地面站软件上也有简单的编队控制的实例。参赛队伍可以参考这一系列的代码，发挥自己的才智，展示无人机编队技术。