工业无人机系统及高性能数据处理平台

本项目研究开发内容包括无人机飞行平台设计,飞控系统开发、载荷研制,导航控制系统研制、定位定向系统集成,最终构建一套可靠性高、适应性强、模块化、通用型的先进工业无人机系统,与高性能数据处理云平台系统结合,形成高度集成的高精度无人机正射影像、地形数据(DSM、DEM)、三维模型数据获取与处理、分析综合平台。

工业无人机系统及高性能数据处理平台

 

 

项目介绍

工业无人机是一种高效便捷并服务于各行各业日常作业的无人驾驶航空器,目前在农业、电力、通信、气象、农林、海洋、勘探、影视、执法、救援、快递等专业领域的应用,无人机都显示了极好的技术效果和经济效果。与消费级无人机不同,工业无人机根据市场的需求提供定制化的机型和载荷,同时提供数据获取和分析的技术服务。因此,工业无人机要求续航能力强、载荷大、定位精度高和能在复杂气象下使用等要求。

决定工业级无人机及其数据服务的主要是三个方面的能力:数据处理能力、无人机和载荷。本项目研发的产品通过搭建高效的数据处理平台和开发数据分析算法,大幅度提高了无人机数据处理和分析的能力。充分利用团队与中科院、北航和代尔夫特理工大学的合作,研发了长续航抗风能力强的无人机平台。团队已经研发了五拼光学成像传感器,并在高光谱传感器、微波传感器和激光传感器方面有大量的技术储备,可以为用户提供多种载荷,以满足不断各种类型的无人机数据服务需求。

 

技术关键点及创新点

关键技术 

1. 无人机智能导航系统

导航子系统的功能是向无人机提供相对于参考坐标系的位置、速度、飞行姿态、引导无人机沿指定航线安全、准时、准确地飞行。本项目将研究加速度计和陀螺仪等部件的性能优化方案,提高无人机高度、速度、姿态、航向等惯性量信息的精度;研究基于北斗、GPS等多模态导航芯片和实时智能差分板卡的无人机高精度定位方法,提高无人机的实时定位能力。

2. 无人机精准飞行控制系统

飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、返航回收等整个飞行过程的核心系统,对无人机实现全权控制与管理,飞控子系统是无人机平台的关键系统。研究无人机姿态稳定与控制技术,研究无人机应急控制策略,研究基于导航子系统的航迹控制,研究无人机载荷的自动管理与控制,研究任务航线执行和动态管理,导航模式指令控制方法,导航模式智能切换方法,实现无人机智能飞行与控制。

3. 高精度三维定位与仿地飞行控制

基于无人机作业区域的高精度三维地形模型和关键地物三维模型,研究高精度无人机自主飞行控制和仿地飞行,实现高复杂地形区域的智能飞行,提高数据获取能力和精度。

4. 基于GPU集群的高性能计算和无人机数据处理

本项目需要解决大数据存储与计算的问题:基于无人机数据的高精度三维建模和数据智能分析需要获取海量无人机航拍数据;高精度三维建模和数据发掘依赖高性能GPU计算集群;分布式存储以保证数据的安全性和读取的可靠性,在GPU集群下使高效、高精度的三维建模、分析与可视化渲染成为可能;因此利用GPU集群的高效计算能力和基于大数据组件的分布式存储是本项目的关键技术之一。

创新点 

1. 长续航能力

通过高能量密度电池设计及自研无人机平台与高性能载荷,确保在无人机数据采集质量不受影响的情况下,无人机平台的重量达到最轻,最大程度提高无人机的续航能力。

2. 智能控制与多载荷能力

通过对智能飞控、智能导航、数据与通信链路的优化,达到无人机智能控制,通过不同载荷的研制与集成,实现倾斜摄影、多光谱、红边、激光雷达等多传感器的支持。

3. 海量数据处理能力

通过GPU集群与高性能算法研究,集成地球大数据分析组件、深度学习模型、实现海量无人机数据的快速计算,实现特殊任务作业模式下的数据准实时处理,提高数据采集、处理及应用的时效性。

 

项目优势

工业无人机市场增长十分迅速,其年销售量从2013年的5万架增长到2015年的17.1万架。根据相关市场分析数据,2022年中国工业无人机市场规模将突破200亿,并在2025年前保持40%的年增长速度。

工业级无人机技术可以下沉到消费级无人机,同时也为军用级无人机技术的升级换代提供技术验证和支持。小型模块化的传感器不仅仅能搭载在无人机上,也可以搭载在飞机和小型卫星上,相关技术应用会极大的促进航空航天领域信息获取方式的转变。数据处理的相关技术可以应用在遥感和图像识别等领域。

基于无人机的技术服务是我们的特点和长处。依托于中科院、荷兰代尔夫特理工和以色列理工的技术,我们能够提供光学、微波和激光雷达等多种传感器。在城市精细三维模型、农业遥感、环境遥感和灾害遥感等应用领域具有十分强大的数据分析和服务能力。因此,能够为根据市场需求提供合适的解决方案。

相关技术和产品的市场需求十分旺盛,特别是定制化模块化的无人机服务极大的降低了成本和风险。如何提高工业级无人机服务的效率,降低成本,是我们的使命和目标。相关产品产业化后,可以快速占据市场,具备广阔的市场前景。

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