無人機自主導航的案例
不同光照條件下的無人機視覺導航系統
圖11 自主駕駛實驗結果
實驗結果表明，該方法的增強結果具有更多的特征信息，能夠滿足圖像匹配的要求。視覺導航系統可以實現無人機在不同光照條件下的自主定位。
無人機導航定位系統關鍵技術研究
無人機的定位功能是無人機自主導航的前提。機載傳感器提供的信息具有不確定性，在GNSS信號消失的情況下難以實現準確定位。因此，國內外許多研究人員提出了多種輔助定位方法。本文基于視覺航拍技術，首先對航拍圖像進行預處理，提取圖像特征信息，然后采用粒子濾波技術提高定位精度。近年來，無人機視覺定位技術在理論研究方面取得了長足的進步，部分成果已進入市場階段，在特殊環境下表現出良好的實用性。與室內無人機或移動機器人相比，無人機在室外環境中的視覺定位存在諸多局限。要實現安全可靠的視覺導航定位任務，仍面臨諸多挑戰。關鍵問題如下：
有限空載問題
為了保持飛行，無人機必須產生足夠的垂直升力，因此它的負載是有限的。目前，無人機可以裝載的儀器包括相機、IMU和測距儀。為了完成無人機的自主定位任務，需要機載控制器，這也增加了負載的重量。如何減輕無人機負載的重量，實現更準確的自主定位，成為視覺導航的關鍵問題。
機載控制器的計算能力有限
無人機視覺定位算法需要對視覺傳感器捕獲的圖像序列進行處理，圖像計算量非常大。即使是具有高計算性能的臺式電腦也需要大量的計算時間。目前，機載設備的處理性能與臺式電腦相差甚遠。常見的解決方案是將地面站與無人機協調，通過地面站計算機運行視覺定位算法，然后通過通信設備將數據傳輸給無人機。室外環境復雜，在需要傳輸大量數據時，通信設備的性能將直接影響無人機定位的實時性。
展開 不同光照條件下的無人機視覺導航系統
隨著計算機視覺和人工智能技術的飛速發展，出現了一種新的導航方法：視覺導航。視覺導航具有自主性好、可靠性高、成本低等優點。近年來，隨著視覺導航概念、理論和方法的不斷更新和完善，視覺導航已成為無人機自主導航的重要研究領域之一。
視覺導航的研究最初受到巡航導彈中地形輪廓匹配制導系統的啟發。但是，無人機的飛行環境不一定是光照充足的理想環境。無人機在陰天或夜間飛行時，由于光線減少，相機會捕捉到低光圖像，嚴重影響圖像質量，如對比度低、能見度低等。同時，由于法律法規的限制，有人駕駛飛機白天飛行的頻率遠高于夜間，這將大大縮小無人機的飛行空間。因此，無人機最適合的飛行時間是有人駕駛飛機較少的夜晚，見圖1。因此，將低光航拍圖像轉換為高質量的正常光圖像，不僅可以提高圖像的視覺質量，還可以提高無人機在目標檢測等一些高級視覺任務中的性能、語義分割等，它還可以使無人機應用于更廣泛的領域，例如應急救援、環境監測等。
圖1 比較了微光圖像和增強圖像的匹配結果和檢測結果
我們基于 Retinex 理論提出了一個新的全卷積網絡，它由兩個子網絡組成，Decomposition-Net (Decom-Net) 和 Enhancement-Net (Enhance-Net)。建議的低光圖像增強管道如圖 2所示。
展開 井工礦無人機勘測再進一步，Exyn無人機達到4A級自主權
賓夕法尼亞大學計算機與信息科學系杰出教授卡米洛·泰勒（Camillo J Taylor）表示，與以往使用航路點和多次飛行來獲取足夠情報的航空自主性行業標準不同的是， Exyn 的無人機可以完全自主地進行開放式探索，并且在飛行過程中不需要任何人為干預，這是從之前的3級標準邁出的重要一步。在3級標準中，至少需要一名操作員或司機隨時在場才能夠控制系統。
“Exyn的最新技術演示突破了自主飛行系統在無法使用GPS的情況下可以完成的工作。要使空中系統在混亂的環境中正常地飛行非常困難，并且在井工礦中進行人為手動駕駛通常是不可能的。”卡米洛·泰勒說。
Retrieved from im-mining.com
Exyn Technologies公司首席執行官納德·埃爾姆說：“無人機超越操作者視線的飛行能力是實現真正的無人駕駛的里程碑。這個領域的大多數公司都達到了2級或3級的自動化水平，即在最佳情況下，也需要持續的通信和人工操作員來干預和指導系統完成任務。”
Exyn Technologies公司首席技術官 Jason De ren ick 表示：“人們談論4級自動駕駛汽車已經有一段時間了，但將同樣程度的智能集中到一架自給自足的無人機上，這本身就是一個完全不同的工程挑戰。”
“達到 5 級是自主系統的圣杯——無人機可以在一個無界的環境中展示 100 %的控制，而無需任何人類操作員的干預。雖然我不相信會在我的有生之年見證這一點，但我相信，我們將推動4級自主系統的極限。并且目前我們已經開始致力于通過集群或協作式多機器人系統來實現4B級自主。”
展開 
低空無人機自主避障算法綜述
李安醍，武丁杰，李誠龍
(中國民用航空飛行學院，四川 廣漢 618000)
摘 要：隨著民用無人機技術的廣泛應用，將無人機融入國家空域，與有人機共享空域在低空開展飛行任務的做法已成為今后發展的趨勢。無人機“感知避讓”系統對于未來在融合空域內安全航行起著至關重要的作用，其中,自主避障算法是保證整個系統高效運行的關鍵部分。目前，對無人機自主避障算法的研究已經十分深入。根據避障算法的特點和避障機制對現有的避障算法進行分類，并在此基礎上對每一種類型的算法展開詳細介紹，闡述其優點以及局限性，最后展望了無人機自主避障算法的發展方向。
關鍵詞：無人機；避障算法；路徑規劃；低空
0 引言
民用無人機作為先進生產力的重要載體，被廣泛應用于環境監測、搜救、交通監控、物流貨運、農林植保、航拍攝影、城市巡查、遙感探測等多個領域。考慮到相關技術以及運行安全等因素，目前民用無人機大多被要求在隔離空域運行[1]。然而，將無人機限制在特定空域內，與有人機進行隔離運行的做法，已無法適應于目前對無人機日益增長的需求。歐美等航空業發達國家及地區提出了融合空域的概念，旨在將無人機系統集成于現有低空空域內，與有人機共同運行[2-4]。在低空環境下，無人機不僅要面對如地形、建筑物等靜態障礙以及其他動態障礙，同時還要面對空域內的其他飛行器。
低空環境下運行對無人機自主飛行技術的安全性提出了更大的挑戰，其中保證無人機安全自主飛行的關鍵在于自主避障算法。本文將根據求解方式、機動軌跡、關聯感知檢測機制等要素的總體特點，把無人機自主避障算法分為幾何法、路徑規劃法、數值求解法3種類型，并對每一類方法展開詳細闡述。
1 幾何算法
在幾何算法中，無人機通常被看作是具有一定速度的質點，根據無人機之間的相對速度、相對位置、航向等信息建立幾何關系,從而在線計算避障軌跡。
展開 變電站無人機自主巡檢全覆蓋
11月25日，國網重慶永川供電公司輸變電運檢中心在220千伏茶電變電站，利用無人機對變電站內設備開展日常巡視和紅外檢測工作。同時，永川公司作為重慶電力變電站無人機試點單位之一，圓滿完成了轄區內全部39座戶外變電站的三維數字模型采集和航線規劃等工作。
試點期間，永川公司創新應用了基于傾斜攝影的變電站三維模型采集，點云航線安全校驗等技術，制定了一種安全可靠、經濟實惠的技術路線，極大的降低了變電站無人機自主巡檢前期成本投入，為其他兄弟單位自主試點探索和規模化應用推廣提供重要保障。
基于傾斜攝影和點云建模的變電站自主巡檢
巡檢期間，無人機分別完成了首次飛行安全校驗、變電站日常例行巡視、變電站紅外特巡普測等既定動作，全過程均由無人機自主智能完成。前期，永川公司輸變電運檢中心、智能運檢分公司等相關技術人員，經過多次的研究、談論，分別針對220千伏常規變電站、220千伏戶外GIS變電站、110千伏常規變電站等不同場站設備制定了安全校驗、例行巡視、紅外普測、夜間巡視、檢修施工等多場景的典型應用。及時發現了站內避雷針銹蝕、絕緣子污穢以及部分連接點溫度異常等缺陷。
2021年，永川公司試點變電站無人機自主巡檢以來，積極探索以高空巡檢無人機、地面巡檢機器人、固定工業視頻、數字化表計、設備感知器等多技術手段應用，構建設備全感知，變電站全視角、無盲區的精益化巡檢，為今年電網度冬可靠供電提供保障。
（本文來自國網永川公司、金巡獎、CPEM全國電力設備管理網，由電力設備狀態監測整理。本號所刊發文章僅為學習交流之用，無商業用途，向原作者致敬。
展開 基于視覺的無人機導航綜述
無人機導航可以看作是機器人對如何安全、快速地到達目標位置進行規劃的過程，它主要依賴于當前的環境和位置。為了順利完成預定任務，無人機必須充分了解其狀態，包括位置、導航速度、航向以及出發點和目標位置。
到目前為止，已經提出了各種導航方法，主要分為三類：慣性導航、衛星導航和基于視覺的導航。然而，這些方法都不是完美的；因此，根據無人機的具體任務，采用合適的無人機導航系統是至關重要的。
隨著計算機視覺技術的飛速發展，基于視覺的導航成為自主導航的一個主要研究方向。首先，視覺傳感器能夠提供豐富的環境在線信息；第二，視覺傳感器高度敏感抗干擾能力強，適合感知動態環境；第三，大多數視覺傳感器是被動傳感器，這也阻止了傳感系統被檢測到。基于視覺的無人機導航完整示意圖如圖1所示。
圖1 基于視覺的無人機導航
視覺導航使用視覺傳感器。與GPS、激光閃電、超聲波傳感器等傳統傳感器相比，視覺傳感器可以獲取豐富的環境信息，包括顏色、紋理等視覺信息。
同時，它們更便宜、更易于部署，因此基于視覺的導航已成為研究領域的熱點。如圖2所示，視覺傳感器通常包括以下幾種：
(a) 單目相機
(b) 立體相機
(c) RGB-D 相機
(d) 魚眼相機
圖2 典型的視覺傳感器。(a) 單目相機，(b) 立體相機，(c) RGB-D 相機，(d) 魚眼相機。
展開 無人機首次”自主”殺人！細思極恐！
過去，包括埃隆·馬斯克在內的許多人工智能研究人員，以及史蒂芬·霍金等科學界知名人士，都曾呼吁全球禁止研發“自主攻擊性武器”。但正如英國《獨立報》報道，包括美國在內的許多國家都在阻撓防擴散和監管機制的建立。
對此，英國智庫皇家聯合軍種國防研究所的研究員杰克·沃特林表示，“技術不等人。”
▲ 人們在德國呼吁禁止發展可自主殺人的機器人
潘多拉魔盒已被打開
人類能否阻止或延緩
自主殺人機器大軍的問世？
編輯 | 金瑩瑩
來源 | 新民晚報“深海區工作室”
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展開 無人機自主降落地基/艦基引導方法綜述
沈林成1，孔維瑋2，牛軼峰1，*
（1.國防科技大學 智能科學學院，長沙410073；2.中國人民解放軍92942部隊，北京100161）
摘 要：近年來，隨著自主控制技術與任務載荷的快速發展，越來越多的無人機（UAV）具備了良好的任務自主能力。在執行任務過程中，降落階段的安全風險最大，導航定位精度較差、人員決策失誤等是造成降落過程中事故多發的主要原因。通過總結無人機自主降落過程中對引導控制的需求，對國內外無人機軍用和民用自主降落解決方案進行了梳理和介紹，對無人機自主降落關鍵技術和研究現狀進行了分析，提出了該領域未來發展的重點方向。
關 鍵 詞：無人機（UAV）；自主控制；自主降落；自主著艦；降落引導
隨著無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）關鍵技術的突破與快速發展，無人機逐步適用于越來越多的應用場景。為滿足無人機高頻次、大范圍的使用需要，確保使用全流程安全高效，無人機自主安全降落技術成為民用和軍用領域的關注重點。近年來，國內外研究機構提出了多種解決方案，涌現出機載與岸基/艦基兩大類引導方式。其中，機載方式受限于載荷能力和計算資源約束，存在作用距離近、實時性差、精度不足等缺點，為彌補上述短板，岸基/艦基類引導方式持續得到行業關注［1-2］。
本文系統梳理了國內外典型地基/艦基無人機自主降落引導系統，對各系統基本組成和主要特點進行了介紹，分析提出了地基/艦基無人機自主降落主要關鍵技術，為未來開展自主降落關鍵技術研究、牽引突破重點難點問題提供參考依據。
1 無人機自主降落與著艦環節
回顧歷史，自1918年3月6日第一架現代無人機（“柯蒂斯”N-9）的出現距今已有百年歷史，但在實際應用過程中，無人機有效導航方式始終是人們關注的重點。
展開 無人機：復雜環境下高效自主地尋找路徑
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無人機自主降落地基/艦基引導方法綜述
沈林成1，孔維瑋2，牛軼峰1，*
（1.國防科技大學 智能科學學院，長沙410073；2.中國人民解放軍92942部隊，北京100161）
摘 要：近年來，隨著自主控制技術與任務載荷的快速發展，越來越多的無人機（UAV）具備了良好的任務自主能力。在執行任務過程中，降落階段的安全風險最大，導航定位精度較差、人員決策失誤等是造成降落過程中事故多發的主要原因。通過總結無人機自主降落過程中對引導控制的需求，對國內外無人機軍用和民用自主降落解決方案進行了梳理和介紹，對無人機自主降落關鍵技術和研究現狀進行了分析，提出了該領域未來發展的重點方向。
關 鍵 詞：無人機（UAV）；自主控制；自主降落；自主著艦；降落引導
隨著無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）關鍵技術的突破與快速發展，無人機逐步適用于越來越多的應用場景。為滿足無人機高頻次、大范圍的使用需要，確保使用全流程安全高效，無人機自主安全降落技術成為民用和軍用領域的關注重點。近年來，國內外研究機構提出了多種解決方案，涌現出機載與岸基/艦基兩大類引導方式。其中，機載方式受限于載荷能力和計算資源約束，存在作用距離近、實時性差、精度不足等缺點，為彌補上述短板，岸基/艦基類引導方式持續得到行業關注［1-2］。
本文系統梳理了國內外典型地基/艦基無人機自主降落引導系統，對各系統基本組成和主要特點進行了介紹，分析提出了地基/艦基無人機自主降落主要關鍵技術，為未來開展自主降落關鍵技術研究、牽引突破重點難點問題提供參考依據。
1 無人機自主降落與著艦環節
回顧歷史，自1918年3月6日第一架現代無人機（“柯蒂斯”N-9）的出現距今已有百年歷史，但在實際應用過程中，無人機有效導航方式始終是人們關注的重點。
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無人機輸電線路智能巡檢技術綜述
.智能化是應對當前挑戰的有效辦法，也是未來電力無人機巡檢的發展方向.在這一過程中，必須解決三個關鍵技術問題：數據智能處理、無人機自主導航及無人機續航問題.
我國自主研制的第100架“翼龍”無人機交付
近日，第100架“翼龍”系列無人機在四川成都通過驗收交付。 四川在線 圖
新華社成都12月25日電，記者25日從中國航空工業集團有限公司獲悉，第100架“翼龍”系列無人機在成都通過全部驗收，即將交付海外用戶，創下了中國無人機出口的新紀錄，這也是我國完全自主知識產權的“翼龍”系列無人機發展道路上一個新的里程碑。
多用途無人機被人們贊譽為21世紀的“尖兵之翼”。航空工業成都所于2005年將中空長航時多用途無人機作為突破口，開始了“翼龍I”無人機的自主研制。“翼龍”項目十余年來砥礪前行、不斷發展，從單一產品逐步拓展為系列化產品，并在實戰中展現出卓越的性能，獲得國際市場一致好評，成為我國航空產品出口的新名片和深受海外用戶信任的明星產品。
航空工業集團有關負責人表示，100架“翼龍”系列無人機的交付，見證了航空工業全面推動無人機產業的創新發展。中國航空工業集團致力成為高端無人機領域技術引領者和產業開拓者，傾力打造“龍”系列無人機系統一流品牌。
此外，12月25日中航（成都）無人機系統股份有限公司揭牌成立，全新體制機制運營的專業化無人機公司，將成為“翼龍”未來發展的新起點，推動“翼龍”無人機在未來發展的新征程上不斷取得新的突破。
另據新華社成都12月25日電，12月25日，由中國航空工業集團有限公司自主研制的我國“翼龍”系列無人機，準時實現第100架國際交付，創下中國高端無人機出口新紀錄。
100架交付的背后，中國航空工業人付出的艱辛不必多言，但通過不懈的努力和發展，未來的世界航空工業的格局，極有可能從這里改寫。
中國，世界航空工業的后來者
今年11月6日，航空工業在中國航展發布了國內首份《無人機系統發展白皮書（2018）》。報告認為，無人機系統是當今世界航空工業最具活力的發展領域。
展開 聯合國報告：史上首次，一軍用無人機自主攻擊人類
也可以預設航線自主飛行，自主定位、跟蹤和識別目標。這意味著，在操作員未下達指令的情況下，“Kargu-2”確實具有自主攻擊的能力。
此外，這款無人機還可利用攝像頭和其他傳感器通過地標導航，而不依賴GPS。而且，它們還具有群集能力，可以20架為一組進行協同作戰。
聯合國專家在報告中寫道：“這種致命自主武器系統被編程為攻擊目標，不需要操作員和彈藥之間的數據連接：實際上是一種真正的‘開火、遺忘和發現’能力。”
“Kargu-2”型無人機的宣傳視頻截圖。圖據《原子科學家公報》
專門研究無人機的美國馬里蘭州國家恐怖主義與反恐研究聯盟（START）安全顧問扎克·凱倫伯恩稱，如果有人在襲擊中喪生，這可能是歷史上已知的首個人工智能（AI）自主武器殺人的案例。
美國芝加哥大學《原子科學家公報》在報道中稱，在這份長達548頁的報告中，聯合國安理會利比亞問題專家小組并未詳細說明此次事件是否造成了人員死亡，但卻指出，致命的自主武器系統導致了Pantsir S-1地對空導彈系統的重大傷亡。
【機器人及AI專家】
致命自主武器有風險
全球禁止致命自主武器或為時已晚
聯合國專家還在報告中明確提出了一個問題，即全球禁止致命自主武器的努力是否或已成徒勞。
過去，眾多機器人及AI研究人員，以及埃隆·馬斯克、史蒂芬·霍金和諾姆·喬姆斯基等其他知名人士，都曾呼吁禁止“攻擊性自主武器”，比如那些有可能根據其編程搜索并殺死特定人員的武器，稱它們“無法區分平民和士兵”。
在一場“禁止殺手機器人”示威活動中，人們呼吁禁止所謂的致命自主機器人。
展開 土耳其造自殺無人機在利比亞全自主殺人，專家擔憂誤傷
此前曾展示的Kargu-2無人機
外媒《紐約郵報》(New York Post)5月29日消息，聯合國安理會利比亞問題專家小組2021年3月發表的一份報告稱，去年“一架武器化的無人機在沒有接到明確命令的情況下追獵（hunted down）了一個人類目標”。
報道援引 《每日星報》（Daily Star）消息稱，該事件2020年3月發生利比亞，機型為土耳其STM公司生產的“卡古”(kargu)2型四旋翼無人機，該機配有炸藥并可對目標進行“神風攻擊”（自殺式攻擊）。當時利比亞民族團結政府與哈夫塔爾率領的“國民軍”發生沖突，而這架無人機當時的目標是一名試圖撤退的“國民軍”士兵。
報道稱，這些無人機以“高效”自主模式運行，不需要人工控制。報告稱“不需要操作員和彈藥之間的數據連接，這種致命的自主武器系統被編程去攻擊目標:實際上，一種真正的‘發射后不管’能力”——這表明無人機是自主發動攻擊的。
馬里蘭州的國家恐怖主義與反恐對策研究聯合會(START)的扎克·卡倫伯恩（Zak Kallenborn）說，這可能是無人機首次自主攻擊人類并發出警報。他在報告中問道“物體識別系統有多脆弱?……它多久會識別錯目標？”
英國智庫皇家聯合軍種國防研究所(RUSI)的杰克·沃特林(Jack Watling)說，“這并不能說明自主武器不可能被監管，但這確實表明，討論仍然是緊迫和重要的。技術不等人。”
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