赛事分享：电子科技大学无人机集群搜索研究—拒止环境下微型无人机集群协同探索与覆盖

云纵科技：前言

在科技的浪潮中，无人机技术正以其独特的魅力和广泛的应用前景，吸引着无数科研人员和学子的目光。今天，我们云纵科技要分享的是在2024年第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛“揭榜挂帅”专项赛中，电子科技大学自动化工程学院的团队如何凭借其创新的微型无人机集群协同探索与覆盖项目，荣获特等奖的辉煌历程。

团队及项目介绍

本次电子科技大学自动化工程学院组建的团队，由云纵科技YunDrone提供硬件平台，以其作品“拒止环境下微型无人机集群协同探索与覆盖”在众多参赛队伍中脱颖而出。该项目由发榜单位中国电子科技集团公司第二十九研究所提出，旨在解决拒止环境下的无人机集群搜索问题，具有极高的实用价值和科研意义。

此外，团队的四旋翼吊运系统研究也发表在IEEE TASE 2024顶刊上。研究针对四旋翼吊运系统，基于数据辨识得到了精确的货物晃动模型。在此基础之上，设计了基于不确定性与干扰估计器的鲁棒控制器，对干扰进行主动补偿，实现吊运系统在未知多源干扰条件下的高精度轨迹跟踪。同时，通过对干扰的频谱分析，设计了干扰估计器参数，使得系统能够满足预设的定量控制性能指标。最终，在四旋翼实验平台上部署程序，通过多场景的实飞对比实验验证了所提出算法的有效性与优势。 论文链接跳转：IEEE TASE 顶刊分享—震撼揭秘：四旋翼无人机如何稳健操控悬挂重物，实验验证大公开

比赛准备与挑战

硬件部分： 比赛规则要求无人机为四旋翼构型，在满足自主导航、图像导引、集群控制等功能基础上，限重1500g。因此，为兼顾性能和重量的双重需求，我们在载荷选型、布局及机架设计、材料选择等方面做出多次讨论，并迭代过多版方案。最终，我们选择双目相机（前视）、单目相机（下视）、NUC机载电脑、UWB测距模块、定高雷达等作为主要载荷，并采用轻质的碳板和铝柱作为机架的主要材料，在满足算法的数据、算力需求基础上，符合赛题指标要求。同时，为减少意外摔机导致的飞机折损，提高飞机的耐用性，我们着重讨论并设计了飞机的减震结构部分。通过在关键元件部位加入海绵垫、胶圈等阻尼单元，最大程度上减少飞机坠地产生的作用于元器件上的应力，经实测效果良好。

科技工作者日

代码部分： 在此次竞赛中，团队针对赛题所需无人机具备的自主导航、目标识别和集群控制这三大能力进行相应的功能模块的开发。在开源项目的基础上，团队依据赛题要求进行针对性适配与改进。其中，自主导航部分基于VINS-Fusion项目开发，目标识别部分基于YOLOv8开发，集群控制部分基于级联PID开发。此外，在路演备赛期间，我们着重考虑了遥控器接管、飞行模式切换及紧急降落等涉及无人机飞行安全的问题，使得此次竞赛中无人机的飞行安全得以保障。

实测与优化

实测过程： 在进行实机飞行测试阶段，团队针对无人机的真实飞行性能以及赛题代码逻辑进行了测试。为了获取无人机的真实飞行情况，我们团队分别在室内、室外、强光照射、阴暗天气等不同环境条件下进行了实机测试。我们首先针对各模块分别验证了双目相机定位导航功能，前视相机图像导引功能、下视相机识别检测功能、UWB测距及通信功能等，实验状况较好，验证了各功能模块的有效性；之后对无人机进行了遥控器手动飞行测试以及基于VINS定位下OFFBOARD模式定点飞行测试，验证了无人机的飞行性能测试；最后开展整机测试阶段，按照从单机到集群的顺序，分别测试了赛题代码整体逻辑功能，实测中，无人机能够按照预设逻辑完成自主导航、靶标搜索、靶标识别及覆盖、机间通信等任务，实测情况良好。但在实测阶段也遇到部分问题，例如在实测中出现因机架共振而导致起飞阶段IMU模块发散的情况；以及当视觉定位失效时，切换到高度飞行模式无法有效地降低无人机高度等。针对这些问题，我们团队经过了多次商讨并定位来源，最终在路演前得到有效的解决。

参赛感想

团队成员表示，能够助力中国电子科技集团公司第二十九研究所解决发布的课题，他们感到非常开心和自豪, 经过此次比赛他们借此打造了一支不怕困难，勇于挑战的科研队伍，后续也将吸取比赛中的经验教训，继续在无人机，多机集群等关键科研领域继续去发光发热，做出自己的贡献。这次比赛不仅锻炼了他们的科研能力和团队协作精神，也为他们未来的科研道路积累了宝贵的经验。

结语

电子科技大学自动化工程学院的团队在“挑战杯”中的表现，充分展示了他们在无人机技术领域的创新能力和实践精神。他们的成功不仅为学校赢得了荣誉，也为无人机技术的发展贡献了力量。我们期待他们在未来能够继续在无人机和多机集群等关键科研领域发光发热，为科技进步做出更大的贡献。