工業無人機系統及高性能數據處理平臺

本項目研究開發內容包括無人機飛行平臺設計,飛控系統開發、載荷研制,導航控制系統研制、定位定向系統集成,最終構建一套可靠性高、適應性強、模塊化、通用型的先進工業無人機系統,與高性能數據處理云平臺系統結合,形成高度集成的高精度無人機正射影像、地形數據(DSM、DEM)、三維模型數據獲取與處理、分析綜合平臺。

工業無人機系統及高性能數據處理平臺

 

 

項目介紹

工業無人機是一種高效便捷并服務于各行各業日常作業的無人駕駛航空器,目前在農業、電力、通信、氣象、農林、海洋、勘探、影視、執法、救援、快遞等專業領域的應用,無人機都顯示了極好的技術效果和經濟效果。與消費級無人機不同,工業無人機根據市場的需求提供定制化的機型和載荷,同時提供數據獲取和分析的技術服務。因此,工業無人機要求續航能力強、載荷大、定位精度高和能在復雜氣象下使用等要求。

決定工業級無人機及其數據服務的主要是三個方面的能力:數據處理能力、無人機和載荷。本項目研發的產品通過搭建高效的數據處理平臺和開發數據分析算法,大幅度提高了無人機數據處理和分析的能力。充分利用團隊與中科院、北航和代爾夫特理工大學的合作,研發了長續航抗風能力強的無人機平臺。團隊已經研發了五拼光學成像傳感器,并在高光譜傳感器、微波傳感器和激光傳感器方面有大量的技術儲備,可以為用戶提供多種載荷,以滿足不斷各種類型的無人機數據服務需求。

 

技術關鍵點及創新點

關鍵技術 

1. 無人機智能導航系統

導航子系統的功能是向無人機提供相對于參考坐標系的位置、速度、飛行姿態、引導無人機沿指定航線安全、準時、準確地飛行。本項目將研究加速度計和陀螺儀等部件的性能優化方案,提高無人機高度、速度、姿態、航向等慣性量信息的精度;研究基于北斗、GPS等多模態導航芯片和實時智能差分板卡的無人機高精度定位方法,提高無人機的實時定位能力。

2. 無人機精準飛行控制系統

飛控子系統是無人機完成起飛、空中飛行、執行任務、返航回收等整個飛行過程的核心系統,對無人機實現全權控制與管理,飛控子系統是無人機平臺的關鍵系統。研究無人機姿態穩定與控制技術,研究無人機應急控制策略,研究基于導航子系統的航跡控制,研究無人機載荷的自動管理與控制,研究任務航線執行和動態管理,導航模式指令控制方法,導航模式智能切換方法,實現無人機智能飛行與控制。

3. 高精度三維定位與仿地飛行控制

基于無人機作業區域的高精度三維地形模型和關鍵地物三維模型,研究高精度無人機自主飛行控制和仿地飛行,實現高復雜地形區域的智能飛行,提高數據獲取能力和精度。

4. 基于GPU集群的高性能計算和無人機數據處理

本項目需要解決大數據存儲與計算的問題:基于無人機數據的高精度三維建模和數據智能分析需要獲取海量無人機航拍數據;高精度三維建模和數據發掘依賴高性能GPU計算集群;分布式存儲以保證數據的安全性和讀取的可靠性,在GPU集群下使高效、高精度的三維建模、分析與可視化渲染成為可能;因此利用GPU集群的高效計算能力和基于大數據組件的分布式存儲是本項目的關鍵技術之一。

創新點 

1. 長續航能力

通過高能量密度電池設計及自研無人機平臺與高性能載荷,確保在無人機數據采集質量不受影響的情況下,無人機平臺的重量達到最輕,最大程度提高無人機的續航能力。

2. 智能控制與多載荷能力

通過對智能飛控、智能導航、數據與通信鏈路的優化,達到無人機智能控制,通過不同載荷的研制與集成,實現傾斜攝影、多光譜、紅邊、激光雷達等多傳感器的支持。

3. 海量數據處理能力

通過GPU集群與高性能算法研究,集成地球大數據分析組件、深度學習模型、實現海量無人機數據的快速計算,實現特殊任務作業模式下的數據準實時處理,提高數據采集、處理及應用的時效性。

 

項目優勢

工業無人機市場增長十分迅速,其年銷售量從2013年的5萬架增長到2015年的17.1萬架。根據相關市場分析數據,2022年中國工業無人機市場規模將突破200億,并在2025年前保持40%的年增長速度。

工業級無人機技術可以下沉到消費級無人機,同時也為軍用級無人機技術的升級換代提供技術驗證和支持。小型模塊化的傳感器不僅僅能搭載在無人機上,也可以搭載在飛機和小型衛星上,相關技術應用會極大的促進航空航天領域信息獲取方式的轉變。數據處理的相關技術可以應用在遙感和圖像識別等領域。

基于無人機的技術服務是我們的特點和長處。依托于中科院、荷蘭代爾夫特理工和以色列理工的技術,我們能夠提供光學、微波和激光雷達等多種傳感器。在城市精細三維模型、農業遙感、環境遙感和災害遙感等應用領域具有十分強大的數據分析和服務能力。因此,能夠為根據市場需求提供合適的解決方案。

相關技術和產品的市場需求十分旺盛,特別是定制化模塊化的無人機服務極大的降低了成本和風險。如何提高工業級無人機服務的效率,降低成本,是我們的使命和目標。相關產品產業化后,可以快速占據市場,具備廣闊的市場前景。

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