飞手再见!真正无人的无人机,和它们布局的「地面卫星」

摘要

无人机真正「无人」,才能发挥最大威力。

金属摩擦声响起,钛灰色的舱门向左右分开,一架无人机从「合金巢穴」中腾空而起。在翼片转动的震颤声中,黑黄相间的无人机如一只灵活的大黄蜂,以固定角度绕铁塔一周后,沿着笔直的高压电线一路飞去。俯瞰地面,并不见「飞手」聚精会神的遥控——这是一台真正「无人」的无人机。

废墟航模

在知乎上关于无人机的问题中,有一个高票数答案的开头如此写到:当谈到「无人机」时,我脑中的图像是「这样的」(图片,美国军方使用的固定翼无人轰炸机),而你们想到的的却是这个(图片,多旋翼消费级无人机),后面的那种我们都叫「航模」好吗?

十年之前,曹飞第一次意识到「航模」的潜力。

2008 年初,中国南方多地发生大范围低温、雨雪以及冰冻等自然灾害,当时曹飞所在的通航公司被委派使用直升机对南方地区受损电力网络进行巡检。由于天气原因,直升机无法顺利完成巡检任务。几个月后,汶川地区发生 8.0 级以上的大地震,在汶川灾区,曹飞和同事再次遇到了之前的难题——直升机无法在极端条件下完成任务。

在两个灾区现场曹飞发现,在「正规军」无法进行作业的情况下,一些爱好者自己组装起来的无人机成为巡视现场,进行灾情调查的「黑马利器」。那时,这些由爱好者控制,悬在空中嗡嗡作响的东西还没有如今这么「洋气」的名字,仍被人称为「航模」。而正是这些简单的航模,开启了曹飞的创业路程。

从地到天

2001 年,大学毕业后的曹飞进入国家电网,主要工作就是电力网线的巡查。当时,中国电力巡检工作使用的还是地面巡查的方式,即工作人员驾车到巡视区域,使用望远镜对输电塔和电线以及地下网线进行故障记录和排查。听起来很容易,但实际操作起来困难重重。如果巡检的是平原地区还好,但如果是在山区,工作人员要花半天时间爬山,才能接近输电塔所在区域进行检查。「一天能巡两个塔,已经算是比较高的效率了。」曹飞说。

当中国的电网巡查员还开着吉普车风餐露宿的进行巡检时,欧美的同行们早已经坐在直升机上,从天上对地面的电力线路进行检查了。对新技术敏感的曹飞也在这时结识了国内少有的一家通航公司老板,熟悉之后,这位「电力新人」尝试将直升机载人巡检引入到电网系统。

2005 年,从电力系统离职、游历欧美两年多的曹飞将全套的直升机电力作业系统和外籍飞行员一起引入国内,使用直升机作为电力巡检应用的方案开始在全国电力系统中得到推广。

相对于之前的地面巡检,直升机有人巡检速度快,效率高;但是,直升机方案也有难以克服的弊端,一是在较为极端的情况下直升机无法工作,另一个就是直升机的购买和维护成本较高,「性价比」较低。

2009 年,曹飞创立了中飞艾维 Airwing 公司,尝试使用当时还被成为「航模」的无人机进行电力网线的巡检。

中飞艾维工作人员正在进行电力巡检

闭门造机

现在,已经没有人再提「航模」这个名字了,进化成无人机的小型飞行器已经成为热门消费电子产品。

一般的消费级无人机的说明书上都会标明,设备需要远离高压线路,辐射源和山区;而中飞艾维的无人机必须反其道而行之,不仅要能防高压电,还要防电磁干扰,这样才能进行高压线路的巡检工作。

相对于消费级无人机,中飞艾维想要应用于电力作业上的专业级无人机在制作门槛上更高。而在当时,由于消费级无人机公司都还没有成熟产品,曹飞和团队不得不建立生产线,自己设计和生产专业级无人机。

有了自己的工厂,曹飞和团队就可以根据需要对无人机产品进行测试和创新。例如,拿最简单的喷漆来说,团队尝试过哑光、珠光、亮光、白色、黑色等不同的油漆形式,因为不同的油漆给无人机带来的密度和流动性也各不相同。最终,通过选择合适的油漆,中飞艾维在油漆一项上就为自己的无人机减重 500 克,这在无人机行业已经是相当了不起的成就。

在电力巡检的工作上,由于无人机轻便灵活,在山区等充满挑战的地形环境中也能进行作业,在效率上完胜传统的地面巡检和载人直升机巡检。「之前巡检一天能巡两个塔,使用无人机的话,一天可以巡四十到五十个塔,和之前比效率提升了 20 倍。」曹飞说。

凭借高质量的产品和服务,曹飞将无人机巡检推广到全国的电力系统中,正如十年前他将载人直升机方案引入到国家电网。

曹飞(左二)正在实验室和为客户讲解

真·「无人」机

「我不会操作无人机,一次也没『飞』过。」曹飞笑着说到。

大学主修电子自动化的曹飞一直保持一个观点,那就是机器就应该自主工作,而不应该有人在旁边控制。「每个无人机都要一个飞手来控制,那还叫『无人机』吗?」

在硅谷和国内,秉承同样理念的科技巨头也在尝试让机器能够自行移动,不过他们的理想工具是汽车。目前流行的自动驾驶技术,是通过增加激光雷达和摄像头等传感器,让汽车能够感知并根据周围环境,来判断是前进、转弯还是停车。不过,要让无人机通过增加传感器来感知环境,并达到自主飞行,并不是理想方案。

无人机的重量是一个致命的指标,无人机厂商的一个重要目标就是减轻产品自重。而如果要将激光雷达、摄像头等传感器加在无人机上,一来会极大增加无人机的重量,二来无人机自身芯片能力有限,并不能处理来自传感器的海量数据。面对这个难题,中飞艾维的解决方案是「盲人法」。

「盲人虽然看不见,但是他对身边东西的位置有固定的记忆,所以在家里可以行走自如。」曹飞介绍到。通过多年的积累,中飞艾维已经积累了供电塔、输电线路等大量数据,这些数据构成了一个清晰的三维空间地图,可以让无人机在不用感知环境的情况下,按照特定线路进行巡航和拍摄。中飞艾维的「无人机」方案,类似于现在应用在厂区、园区等特定环境下的无人驾驶汽车,主要将程序设定好,机器就可以按照路线自主运行。

自动驾驶无人机面临的另一个难题是续航。目前普通消费级无人机的续航大多在 30 分钟左右,如果要实现真正的「无人机」,显然不能安排工作人员在地上随时准备给机器拆换电池。这个难题,曹飞从家用扫地机器人身上找到了灵感。

扫地机器人电量低时,会回到充电坞充电;于是中飞艾维为自己的无人机也研发了一个充电坞,一个无人机的「家」,他们将其命名为「龙巢」(Drone Nest)。架设在输电塔上的龙巢能够将电能通过底部触点,源源不断的输送给无人机。同时,无人机记录的照片和视频资料,则可以通过无线的方式,从龙巢传回到中飞艾维公司的服务器中。

在中飞艾维的设想中,每一台无人机可以巡检五公里范围的电力线路,往返于分布在两边的龙巢之间,正如有着固定线路的无人驾驶班车。

中飞艾维的「龙巢」系统

Eyes in the sky

1978 年开始,美国政府开始向太空发射卫星。十五年后,这个被称为「GPS」的 21+3 的卫星组合正式组网运营,并在其后免费为地球上数十亿设备提供位置追踪服务。搭载了 GPS 芯片的手机催生出 O2O、网约车等多种 LBS 商业模式,对多数传统行业形成颠覆性影响。

「如果将龙巢组成网络的话,它就成了地面上的『卫星网络』。」曹飞认为,龙巢系统虽然是在电力作业中诞生的,但是其用途远远不止于电力巡检。中飞艾维目前已经和环保组织达成合作,未来将利用龙巢无人机系统来进行河道污染监控。除了电力和河道,理论上任何有规律性区域的定期巡检,都是龙巢的理想使用场景。

正如有 GPS 功能的移动应用的目的不是提供位置追踪功能,而是收集用户数据,中飞艾维同样不认为自己只是无人机服务商,而是定位为「由数据驱动的人工智能巡检解决方案提供商」。通过微软的云计算服务和深度学习,中飞艾维解决了无人机拍摄图像的后期分析问题,实现了自动化到智能化的升级。

以电力巡检为例,作为客户的电网需要的并非是出现故障照片或者缺陷位置,他们更需要的是有人能告诉他们如何减少故障,甚至更进一步,帮忙预测接下来可能会出故障的地方,提前进行修复。而这正是中飞艾维目前正在尝试的新业务。

曾经被投资人讽刺「电力巡检市场只有 200 亿元不够性感」的中飞艾维,在 2017 年 5 月获得联想领投的数千万元 A 轮融资;作为微软孵化器的入驻企业,通过微软公司的国际关系,中飞艾维也获得了来自美国和以色列等海外客户。曹飞透露,欧美电力系统依然在使用有人直升机进行巡检,而使用无人机巡检「停留在实验室阶段」。「以色列客户的要求是要有至少一万五千公里以上的巡检里程,我们光去年的巡检就超过五万公里,在全球还没遇见对手。」

目前,中飞艾维正在和国家电网正在就龙巢系统进行测试工作。继自动驾驶汽车之后,无人机也将成为下一个摆脱人类控制的机器。

图片来源:军事中国

编辑:卧虫


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