年10月19日，“歌尔杯”第四届国际无人飞行器创新大奖赛在浙江安吉隆重开幕。

日前记者专程采访了竞技赛规则的设计者——中国航空学会理事、无人机专家王英勋教授，听他拆解其中的奥秘。

中国航空学会理事、无人机专家王英勋教授

关于固定翼无人机穿越飞行赛

问题1：从严格意义上来说，穿越机应该属于航模的范畴。固定翼无人机怎样才能玩转穿越飞行？

王：固定翼无人机比赛的任务是有现实原型的。

现在看新闻，常有一些公司或爱好者不经申报就在机场周边黑飞，干扰了正常航班的起降，甚至逼停航空公司的飞机。所以固定翼无人机穿越飞行赛，重点放在了让无人机具有自动避障功能。

这就是固定翼无人机穿越飞行比赛现场

问题2：在设计比赛规则时，从哪些方面保证了这一初衷？

王：在整条跑道上，我设计了3个穿越门和2个障碍柱。无人机从跑道起飞后，不仅穿越顺序不能变，而且不能漏过任何一个门或障碍柱。

障碍柱上装有横向的红绿灯，飞行器需绿灯一侧绕行。在每圈飞行中障碍柱的红绿指示灯方向都会变化，且变化是随机的。

在每轮飞行中，无人机须进行4圈有效飞行才被视为完成任务。

问题3：光是听就觉得任务非常难。在现场看比赛时，会觉得飞行特别惊险吗？

王：你可以想象一下。从1号门到3号门，距离是米。

如果无人机以20米/秒的速度直飞（不绕障碍），飞行时间是10秒；

要是绕过障碍，飞行时间会多一些，可以算作12秒。

倘若参赛者把无人机的飞行速度提到25米/秒，飞行时间就缩短为8秒。

我们常提“分秒必争”，在这个比赛上，则是“秒秒必争”。

在设计规则时，我假定参赛队飞行一圈的时间为30秒，4圈就是2分钟。一个技术过硬的参赛队伍，应该能在3-4分钟内完成所有任务。

考虑到这个规则刚开始使用，我把比赛时间限定为6分钟。这样比赛现场就有紧迫感，也满足了现实生活中需要的避障技术。

王英勋教授用飞机模型演示无人机穿越任务门的情景

问题4：所以参赛者在设计飞行器时，最大的难点是让它具备快速智能识别功能？

王：要完成这个比赛，无人机肯定需要有快速智能识别功能，能被精确地定位和跟踪，这就涉及到控制精度问题。

比赛规则是考核任务完成时间，也就是说无人机既要快速穿越，又要保持飞行精度（尤其在绕障碍柱过程中）。

技术与产业结合的产品——固定翼航拍飞行器

问题5：听完您的介绍，觉得这个项目实在太难了，既要飞得快、准，又要智能识别飞行方向，很可能没有一支参赛队能完成(⊙o⊙)。

王：做了这么多年的科研，我的经验是，往往在失败的时候，更能集中精力去探索问题所在。如果任务设计得太简单，参赛队就没有动力去钻研思考。

只有在遇到困难的时候，才能激发他们的创意和热情。

精准农业：旋翼类无人机赛

问题6：“精准农业”这个名字非常吸引人，一下就把无人机和产业结合了起来。

王：最近10年是无人机飞速发展的时期。但因为安全性差、自动化水平不高，又没有智能避障能力，所以目前的管理部门无法开放空域，无人机的应用受到了技术和法规两方面的限制。

我认为有两个方向值得尝试，一是无人机服务，即由专业团队向普通民众提供与之相关的技术支持，二是农林植保，比如给庄稼洒农药。

安吉茶山果林

未来农业可能做到农民在家利用无人机监控和管理农作物生长过程，比如在发现病虫害时派无人机喷洒农药。

我想无人机植保应该会是最先实现的产业链，但现有的技术无法实现定高喷洒，这也是旋翼类无人机赛规则中设计的任务。

使用真机洒农药，不仅成本高，而且无法实现精准喷洒。

问题7：在比赛中旋翼类无人机需要完成哪些任务？

王：“精准农业”指的是精准施药。安吉的果树茶树很多，同一颗果树，可能在不同部位感染不同的病虫害。要想高效地施药，无人机必须能够识别病虫害的种类和患病部位，再对症下药。

不过识别病虫害的设备是其上搭载的传感器，无人机主要起到飞行平台和控制农药喷洒的作用。所以在比赛规则中，无人机只需要具备基本的识别能力，重点是能精确控制飞行高度，保证农药的喷洒部位没有偏差。

比赛时，作业区是颗模拟果树，10个数字代表果树的不同部位。作业区旁的数码显示屏，会标示果树的病虫害部位。

现场的果树

5分钟内显示5个数字。旋翼无人机在识别出这些数字后，需在“果树”的相应位置上喷洒颜色。

模拟病虫害的数码框尺寸为0.6米×0.7米，中间还有1个0.4米×0.6米的黑框。如果颜色喷在黑框里，得到该处的分；如果颜色在数码框里、黑框外，只得一半分；如果颜色超出数码框，则不得分。

遇上大风天，无人机很可能定位很准，但仍然喷歪或喷错了。所谓精准喷药，就是准在这个方面。

参赛者可以把无人机识别数字任务放在第一位，毕竟颜色可以补喷，每个数字的显示时间只有10秒。随着无人机飞行技术、软件算法以及传感器的进步，总有一天这个问题能得到完美解决。

问题8：除了两个专业类比赛，这次大赛还有什么亮点？

王：我个人非常期待涡喷编队飞行赛。涡喷是高端的航空模型，观赏性非常好。

首先这次飞行赛中的涡喷都是真机的缩比模型，涂装也非常像，配合发动机的轰鸣声，往往能给人真机飞行的感觉。

其次它们的动力是小型涡喷发动机，动力强劲，速度最快能到千米/小时左右。一架涡喷模型飞机就够震撼了，何况这次都是国外高手的双机编队飞行。

精彩的涡喷赛将在10月21日开赛。

对促进某种技术的研发过程来说，比赛是一种很有效的手段。美国国防先进计划研究局曾经设计并举办了一个无人车比赛。这个比赛撬动了上亿的研发投入，让无人驾驶汽车在今天成为现实。

我希望无人机大奖赛，也能成为杠杆的那个支点。