宇時4G數傳關於“無人爭鋒”無人機叢集系統挑戰賽的一點建議

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本帖最後由 看海衝浪 於 2018-5-6 16:41 編輯

為深入貫徹國家軍民融合與創新驅動發展戰略,牽引智慧無人叢集領域新技術發展與轉化應用,探索未來智慧無人叢集作戰概念,中國空軍聯合中國電科電子科學研究院、清華大學、北京理工大學、遠望智庫等單位舉辦首屆“無人爭鋒”智慧無人機叢集系統挑戰賽。賽事組委會於2017年9月25日釋出了比賽預通知,在組織預報名與比賽規則徵求意見基礎上,現正式通知如下: 一、比賽目的
  本次挑戰賽結合空中作戰背景,設定若干比賽科目,重點考核各參賽隊無人機叢集密集編隊、高速精確避障、協同搜尋識別與定位、叢集協同策略與動態任務規劃、空中精確定位與空中預對接等技術的發展水平。

  二、比賽科目
  挑戰賽分為公開賽和邀請賽兩個部分。
  公開賽共設3個科目,分別為:
  科目1(SC-1) 密集編隊穿越競速;
  科目2(SC-2) 編隊協同偵搜攻擊;
  科目3(SC-3) 自主回收與空中受油。
  各科目簡介見附件(詳細規則與評分標準在收到報名表後發給參賽隊)。各隊可以結合自身技術特點選擇任意科目參賽。
  邀請賽為非公開競賽,由公開賽優勝隊和定向邀請隊參賽。
  此外,結合比賽還將開展展覽展示和飛行表演等相關活動
  三、比賽時間、地點
  時間:2018年6月,具體時間詳見後續通知。邀請賽時間另行通知。
  地點:河北省保定市淶水縣中國電科電子科技園。
  四、比賽獎勵
  每個比賽科目根據比賽成績分別評選出冠軍、亞軍和季軍,授予證書、獎盃等獎勵,其技術將優先考慮在空軍專案中應用。

  五、參賽物件
  軍內科研單位、軍工單位、中科院各相關研究所、高等院校、國有企業、民營企業、無人機愛好者以及相關領域的團隊或個人。
  六、報名方式
  報名單位或個人請下載並按照要求填寫報名表(連結:https://jinshuju.net/f/iUfyX6),於2018年4月18日前將填寫完整的報名表電子版(word格式)傳送至指定郵箱:[email protected]。同時,各報名隊於2018年4月25日前將蓋有單位公章的紙質報名原件及報名隊負責人身份證影印件郵寄至賽事組委會。組委會收到紙質報名材料後,將稽核確定參賽資格,並於7日內通知報名隊。
  七、比賽流程
  挑戰賽分為初賽、複賽、決賽和邀請賽四個階段,比賽總體流程如下圖所示。

  初賽:每個科目的所有參賽隊抽籤決定比賽順序。每個科目的前16名晉級複賽。
  複賽:每天進行一個科目的比賽,每個科目的前4名晉級決賽。
  決賽:在決賽日選出各科目的冠軍、亞軍和季軍。
  邀請賽:在公開賽每個科目中晉級決賽的參賽隊和部分在比賽過程中表現優異的參賽隊將有機會獲得邀請並參加邀請賽。
  八、其他事項
  1。相關事宜最終解釋權歸組委會所有。
  2。比賽後續所有資訊將通過“無人爭鋒”公眾號統一發布。
  3。郵寄地址:北京市石景山區八大處高科技園區雙園路11號,中國電子科學研究院,郵編:100041,請註明:“無人爭鋒”。
  4。報名諮詢熱線:010-68893034。
  “無人爭鋒”挑戰賽組委會
  2018年4月11日
  附:平臺要求及科目簡介
  一、平臺要求
  所有參賽無人機要求為純電動,起飛重量不超過7kg。
  所有參賽無人機分為固定翼組和非固定翼組,兩組分別進行排名並授獎。
  固定翼組:所有參賽無人機均為由動力裝置產生前進的推力或拉力,由機身的固定機翼產生升力的航空器;
  非固定翼組:任一參賽無人機為不符合以上固定翼組規定的其他航空器,包括旋翼飛機、傾轉旋翼飛機、複合翼飛機、以及採用超大迎角飛行或吊機飛行的固定翼飛機等;
  裁判有權根據固定翼飛機在比賽過程中出現的超大迎角飛行或吊機飛行等行為判定參賽飛機所歸屬的組別型別;
  如出現實際飛行情況與報名型別不符則取消參賽資格。

  二、科目簡介
  科目1:密集編隊穿越競速
  每支參賽隊派出不少於4架全自主無人機參賽。無人機叢集起飛後以密集編隊形式按照規定路線飛行,依次穿越路線上的4個門框(內框尺寸7.32m×2.44m)並返回起降區域。門框位置在賽前進行隨機調整,門框移動範圍為±14m。完成比賽的無人機數量越多、編隊越密集、速度越快的參賽隊得分越高。本科目重點考核無人機叢集密集編隊控制、叢集線上環境感知和叢集避障與防撞等關鍵技術。比賽中不得使用差分GPS、差分北斗等差分定位手段。

  科目2:編隊協同偵搜攻擊
  每支參賽隊派出2-10架全自主無人機參賽。無人機叢集對目標區域內的真假目標(直徑7m的圓形靶標,靶心直徑2m)進行搜尋、識別和定位,然後對目標投擲沙包。能快速、準確識別目標並進行精確投擲的參賽隊獲勝。投中真目標多的參賽隊得分高,投中假目標則有相應罰分。本科目重點考核無人機叢集協同偵搜、目標識別、多目標規劃等關鍵技術。比賽中不得使用差分GPS、差分北斗等差分定位手段。

  科目3、自主回收與空中受油
  每支參賽隊派出2-10架全自主無人機參賽。比賽中,領飛無人機按照規定的路線和速度(固定翼組70km/h,非固定翼組20km/h)飛行,參賽無人機叢集需與領飛無人機依次完成空中對接。完成對接的無人機數量越多,完成對接的頻度越高,參賽隊得分越高。

本科目重點考核無人機叢集空中精確定位與空中預對接等關鍵技術。比賽中不得使用差分GPS、差分北斗等差分定位手段。

比賽的題目難度相對而言還是比較高的、畢竟是空軍在全國範圍內進行技術選拔,儲備技術人才。從三個題目而言,都是基於無人機自主智慧的一種考察,而空軍目前的出發點也說的很明確,不考察參賽隊伍的飛機怎麼樣,只考慮無人機編隊的智慧水平。說白了就是考察的無人機編隊的水平  。

就基於pixhawk系列飛控而言,目前編隊的技術主要包含如下幾個部分:

1.無人機技術,就編隊而言,基礎的無人機技術是必要的,多旋翼,固定翼無人機都需要能夠自主飛行,自主控制。還好APM的韌體有guide模式,既指點模式,可以根據無人機的狀態,實時的傳送控制位置指令,而不需要去操心怎麼控制姿態等。所以,使用APM系列韌體參加該次比賽的隊伍,首要的任務就是把無人機除錯穩定。最好基本能夠釘釘子。

2.無人機通訊組網技術:目前很多種編隊組網技術,最傻瓜的方式就是使用10套3DR的數傳,不過這個方案最好不要使用,第一就是數傳超過5套同時開啟後,相互間干擾非常大,訊號質量可以下降到30%左右,就這個通訊質量,根本完成不了編隊。第二,就是參賽時,參賽隊伍一多起來,現場的無線環境非常惡劣,一出現問題,再好的軟體也沒用。2.zigbee/XBEE,沒用過,不知道效果怎麼樣。也不知道在APM系列飛控上怎麼使用。3.使用WIFI,可以將多臺無人機同時連線到一臺路由器上,使用APM系列飛控的可以使用ESP8266的WIFI模組,將WIFI模組設為STA模式,然後使用一臺大功率的路由器,讓WIFI模組全部連結到路由器。實現組網,但是需要相應的韌體支援,宇時4G數傳特別針對該應用場景研發了編隊的韌體。但是該方式的缺點在於數傳的距離取決於大功率路由器的距離,而且WIFI容易斷開。4.就是使用4G數傳,目前宇時4G數傳可以做到高空1000米以下訊號穩定,同時針對無人機爭鋒大賽特別推出的編隊版軟體已經助力南航,北航,電科,川大等參賽隊伍建立了穩定的通訊解決方案。使用4G數傳的優點,1.保證在現場複雜的電磁干擾中,數傳的穩定與可靠。2.距離不受限制,保證無人機在飛遠後,數傳同樣可靠。3.延遲小,4G網路的延遲在20-120ms之間,遠遠低於普通數傳的300-800ms,保證了通訊的及時性。

3.智慧控制技術:目前給每臺無人機上都做一個自主控制的方案難度還是非常大的,首先要知道周圍的無人機的位置,還要能夠和周圍無人機通訊,協調相互間移動。如果就幾臺無人機還好辦,可以每臺之間都建立通訊,但是超過10臺這個方案就不太可行了。所以目前編隊技術大多數都是採用集中控制的方式,採用地面站軟體1控N。目前APM系列飛控的地面站軟體用APMPlanner,Mission planner ,QGroudControl 等。目前最流行的是Mission planner。採用C#語言編寫,使用mavlink協議與無人機通訊,一地面站連線多無人機的機制已經完成,同時地面站軟體上也有簡單的編隊控制的例項。參賽隊伍可以參考這一系列的程式碼,發揮自己的才智,展示無人機編隊技術。

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