記：老虎

齊：齊俊桐

齊俊桐，一飛智控（天津）科技有限公司創(chuàng)始人，曾是中科院沈陽自動化所最年輕的博導，現(xiàn)任天津大學機器人與自主系統(tǒng)研究所副所長、教授、博士生導師，以及中國指揮與控制學會無人系統(tǒng)專業(yè)委員會委員。

一飛智控（天津）科技有限公司，業(yè)內(nèi)簡稱一飛，是一家專門研發(fā)無人機飛控系統(tǒng)的公司，兼向客戶提供無人自動控制的系統(tǒng)解決方案。

記：您怎么就干了這一行，后來怎么又想起下海創(chuàng)業(yè)了？

齊： 我從小就有飛行夢，最愛玩的電子游戲都是飛行游戲。高中時空軍招飛行員，我特別想去開飛機，結(jié)果視力不好被刷了下來。自己就想著既然當不了飛行員，是不是該去研究飛行裝備？不過那時行業(yè)內(nèi)還沒有無人機的概念。

高中畢業(yè)，我考取了天津大學自動化專業(yè)，覺得這個專業(yè)應該和飛行、控制有些關(guān)系。同學們畢業(yè)去的單位基本也都是西門子這樣的企業(yè)，以工業(yè)自動化控制為主。我覺得所學知識還搞不了飛機，搞一般的工業(yè)自動化控制又不是我的愛好，于是上大三的時候就去問國內(nèi)工業(yè)機器人的搖籃——中科院沈陽自動化所。但得到的回答是：沒有無人機相關(guān)的研究方向。

特別幸運的是，當時我的導師正好從美國回來，他從事的是無人機領(lǐng)域開創(chuàng)性的工作，那時國內(nèi)相關(guān)研究基礎(chǔ)基本是零。他問我愿不愿意干。我同意了，特別堅定，接著就是玩了命地準備考試，進沈陽自動化所時考了所里的最高分。

剛進研究所時，還沒有現(xiàn)在流行的多旋翼無人機的概念。一開始，我們只能用電動模型直升機作為實驗平臺。實驗經(jīng)費也是從其他項目中勻出來的。沒黑天沒白天地干。2006年，我們的無人直升機實現(xiàn)自主懸停，能自主飛航線了。從這以后才拿到各種項目。大概就是這么一個過程。

說起創(chuàng)業(yè)，大環(huán)境方面，主要原因是無人系統(tǒng)自動化控制技術(shù)已經(jīng)到了能夠產(chǎn)業(yè)化的階段。傳統(tǒng)科研單位適合從0到1出成果的研發(fā)過程。而科研成果從1到N的產(chǎn)業(yè)化，則更適于由企業(yè)完成。

沒太多別的原因，就覺得研究飛行控制特別好玩?？礋o人機飛起來就高興。

記： 2012年12月，有一架無人直升機實施空中架線，首次成功跨越了淮河。解決方案是不是您牽頭做的？

齊：對。這個架線項目當時從屬于“皖電東送”特高壓交流輸電線路工程。當時架線無人直升機的起點是安徽淮南市，跨越段全長3 000多米，塔高約200米。

記：和傳統(tǒng)方式比較，無人直升機架線的優(yōu)勢體現(xiàn)在哪里？

齊：傳統(tǒng)意義上，如果電力架線涉及跨江、跨河，甚至跨鐵路、公路，一般都要采取封航、封路等措施，有可能還要臨時征用農(nóng)民土地，對各方的附帶經(jīng)濟損失都比較大，一旦工期因此拖延，成本就更高。

如果淮河封航，每小時成本當年就已經(jīng)達到了十幾萬到二十幾萬人民幣。而過去靠封航4-6個小時才能完成的任務(wù)，我們的無人直升機用29分鐘就完成了。沒有封航。節(jié)約了大量成本。

記：除了要保證無人機持續(xù)穩(wěn)定的飛行姿態(tài)，還有哪些技術(shù)難點？

齊：高空架線，說起來很容易，仿佛就是讓無人直升機拖著纜線導引繩過河，把繩子搭到兩岸的電塔頂上就行了。實際上很難。架線作業(yè)完全靠無人直升機全自動操作，而且需要一次成功，沒有演習的機會。

直升機不斷往前飛，導引繩越來越長，繩子重量也越來越大，對穩(wěn)定飛行姿態(tài)的擾動也必然加劇，實際在做變負載飛行。而且，電塔頂部寬度只有兩米多。考慮到側(cè)風影響，很有可能繩子搭不到塔頂上。解決辦法是，我們在直升機尾部裝上了攝像機，由它判定導引繩的擺幅情況，然后直升機會根據(jù)所獲得的實時數(shù)據(jù)自動調(diào)整飛行姿態(tài)。

在直升機上我們還加裝了力學傳感器，一旦拖拽的繩子被意外卡住，隨著繩子變緊，直升機受力也就跟著變大。這時相應數(shù)據(jù)就會通過傳感器傳遞給直升機。受力達到一定程度，伺服裝置就將啟動，剪斷繩子，保障直升機的飛行安全。

當時還有一個問題，施工電塔邊上還有一條帶電運行的平行線路，相距僅幾十米，可能對無人直升機的控制系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾。所以我們的飛行控制方案最終關(guān)注了兩方面，一方面是架線的技術(shù)，另一方面是抗電磁干擾的技術(shù)。

記：那次成功作業(yè)后，有什么心得？

齊：新技術(shù)還是會推動產(chǎn)業(yè)的變化。我們做所有事的目的就是希望用自動化的設(shè)備，改變傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的作業(yè)模式。比如在精準農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

記：您講講農(nóng)業(yè)方面的應用吧。

齊：精準農(nóng)業(yè)也是一飛重點關(guān)注的市場領(lǐng)域之一。2011年的時候，我們跟著科技部一個農(nóng)業(yè)信息化的考察團，去新疆看聯(lián)合收割機、自動播種機這些自動化機械。但是農(nóng)業(yè)噴藥領(lǐng)域，自動控制技術(shù)才剛起步。傳統(tǒng)機械噴藥，農(nóng)機一下地，作物要損失10%-30%。如果靠農(nóng)民人工噴藥，他們身上要穿防護服，同時還要被太陽曬著，特別辛苦。當時我就覺得，無人控制的自動噴藥，是不是適合這樣的環(huán)境？而且當時日本已經(jīng)用無人機去噴藥了，但有關(guān)技術(shù)對中國實施禁運。我們下決心，要把噴藥這個環(huán)節(jié)的問題解決掉。我們現(xiàn)在做的就是讓無人機噴藥越來越簡單，越來越智能，讓人工操作越來越少。

現(xiàn)在播種機、收割機都有自動化設(shè)備，不用人開，用北斗衛(wèi)星實施導航定位。未來精準農(nóng)業(yè)啥樣說不好，有可能那時對著大屏幕種地就可以了。用什么專業(yè)設(shè)備，只需點一下屏幕。無人機完成任務(wù)后能自動飛回來，加藥、換藥、換電池。

如果在有生之年能夠推動一個行業(yè)的變革，我覺得是一件特別興奮的事兒。

記：這兩年，貌似農(nóng)業(yè)植保無人機概念被炒得很熱，但成熟的無人機產(chǎn)品并不多。復雜地形、復雜氣候、不規(guī)則地塊……考驗控制算法的研發(fā)實力。

齊：是的。從2013年開始，極飛、大疆等業(yè)內(nèi)比較大的公司都開始推出類似的無人機概念。但是真正的無人機元年，我認為從2017年下半年才算開始，農(nóng)業(yè)植保無人機可以干活了。之前那段時間，業(yè)內(nèi)很多同行都有類似的感受，飛行控制技術(shù)還不算成熟，農(nóng)民也不接受。endprint

今年我們已經(jīng)能從后臺看到前方無人機的作業(yè)情況，而且也真的派出作業(yè)隊去實地干活。前年，一天噴藥最多200畝，大家已經(jīng)很累了，回來一算賬還是賠錢的。而今年在新疆，作業(yè)量已經(jīng)能夠達到800畝一天。飛行控制技術(shù)更成熟了，而且作業(yè)人數(shù)也在減少，800畝地只需一個人操縱無人機，能保證有盈利。

任何技術(shù)應用都是由簡單向復雜轉(zhuǎn)變的?，F(xiàn)在像在新疆這種大地塊作業(yè)，無人機控制幾乎沒有任何問題。作業(yè)者只需在手機上劃出一個區(qū)域，無人機自己就把活兒干了。然而無人機畢竟要應對更復雜的環(huán)境。比如梯田，以及地勢有起伏的地區(qū)，這時就要依靠雷達、超聲、激光等傳感器，讓無人機能夠判斷高度，適應地塊的走勢，這個問題現(xiàn)在已經(jīng)基本解決。

如今，無人機判斷前后方向的障礙，還存在一些瓶頸?，F(xiàn)在能做到10米開外、10厘米大小以上障礙物的判別，還是比較粗糙的。雷達等傳感器還不能完全讓無人機避開所有障礙物。細小一些的，如電線，無人機就看不到。

記：像突然出現(xiàn)的樹枝、電線，無人機靠什么判定它們？會不會影響到飛行作業(yè)？

齊：現(xiàn)在針對這些細小的障礙，無人機傳感器技術(shù)還有待質(zhì)的提升。但也無需過分擔心。無人自動化控制技術(shù)沒有天花板，其他領(lǐng)域的技術(shù)成果可以快速借鑒引用，如無人駕駛汽車等技術(shù)。

現(xiàn)階段為了保證無人機能夠正常作業(yè)，可以實施人工干預，進行補救。事先按一下記錄設(shè)備，把無人機暫時看不見的障礙物方位一一記錄下來。然后在規(guī)劃線路時，告訴無人機這里有障礙，基本就可以了。任何一種技術(shù)都體現(xiàn)這樣一種發(fā)展規(guī)律，從簡單到復雜。無人機控制技術(shù)的思路沒有問題。該解決的技術(shù)問題，只要有需求，市場遲早會自動解決。

記：所以核心還是飛行控制。貌似不少無人機的飛控算法都是開源的。您對業(yè)內(nèi)現(xiàn)狀有哪些心得？

齊：各類開源飛控，成本較低，廠商出整機產(chǎn)品也比較快，但人們往往只關(guān)注應用層面的“開發(fā)”，很少去研究底層代碼。出于通用性考慮，目前開源飛控經(jīng)常號稱既適合固定翼飛機也適合旋翼機，實際功能定位其實很粗糙，底層冗余代碼特別多，占用了大量系統(tǒng)資源，影響整機性能。很多消費級無人機生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)活不下去，最大的問題就是產(chǎn)品質(zhì)量問題。采用某些開源飛控，無人機飛炸了機，大家也找不著問題出在哪兒。比較之下，做的比較好的企業(yè)，特別是在工業(yè)級無人機領(lǐng)域，程序代碼都是自己寫的。

我們飛控程序的代碼都是靠自己一個字一個字碼起來的。堅持下來，很有收獲。每一個代碼我們都能理解它的意義所在，對工作的理解也就更深更透。針對不同用戶的需求，我們改進更新的速度就會非?？?，一旦出什么問題，做出的判斷也會非常準。

現(xiàn)階段，國內(nèi)無人機市場還是場馬拉松比賽，選手一兩年內(nèi)還不能分出勝負。

記：在無人機培訓領(lǐng)域，公司有無考慮？

齊：我們做事的目的，就是希望技術(shù)能夠推廣。無人機，特別是工業(yè)級無人機，產(chǎn)業(yè)鏈很長，顯然只做產(chǎn)品是不夠的，沒有合格的人不行。已經(jīng)有一些單位在進行飛手培訓，讓他們知道一些基本的無人機操作知識。但針對不同行業(yè)的具體需求，實際還需要有二次培訓，現(xiàn)在基本由作業(yè)隊、無人機廠商負責。目前，培訓大部分都是依靠教練，就像10年以前駕校里“師傅帶徒弟”的模式，每個教練的尺度都不一樣，學員水平也就參差不齊。這是因為沒有客觀的檢測設(shè)備或檢測標準。

所以有廠商就跟我們提出了問題，由我們負責開發(fā)培訓評估的技術(shù)標準。就像現(xiàn)在的駕校，如果倒車時撞桿，系統(tǒng)就會自動判別不合格。無人機培訓手段也類似，要做成程序化、標準化、可測量的、可追溯的，形成統(tǒng)一標準。這樣也可以為將來人員培訓提供技術(shù)保障。比如你操作的無人機在飛行的時候，我這邊就會自動記錄飛行軌跡，并判斷最大速度是否過量……這些都要靠數(shù)據(jù)分析做出評判，是非常中立客觀的一套東西。無人機培訓市場，“無人”，一定是未來的發(fā)展方向。

記：現(xiàn)在業(yè)內(nèi)有各種無人機的“云”概念，一飛的理解是什么？

齊：各類云概念出發(fā)點不一樣。比如，航管部門可能更重視監(jiān)管功能。我們干得更多的事兒是和業(yè)務(wù)相關(guān)的，更重視作業(yè)應用。當然我們通過云平臺，完全可以實現(xiàn)無人機的雙向控制。一旦有無人機違規(guī)飛行，我能讓它降下來。

一飛幾年前就已經(jīng)開發(fā)云平臺了。我們通過自己的云平臺，不但可以看到各類無人機在哪兒，更能實現(xiàn)大數(shù)據(jù)挖掘功能。每架無人機作業(yè)時都會回傳很多信息，速度、高度、震動情況……我們就可以從這些信息中挖掘出很多有用的東西。比如，我們可以告訴客戶無人機的即時狀態(tài)，是否已經(jīng)過載，藥是不是加多了，是不是哪個螺絲松了，是不是該保養(yǎng)了。通過大數(shù)據(jù)，我們還可以知道哪些地塊需要噴藥，需要多少無人機與之匹配。噴藥速度、數(shù)量、濃度、效果等等，都一一可查。也就是從數(shù)據(jù)的角度發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值。

記：一飛的云平臺現(xiàn)在規(guī)模有多大？

齊：已經(jīng)有幾千架無人機在云平臺上運行。將來的無人機，可能僅僅是數(shù)據(jù)終端而已。當大家都能夠飛的時候，網(wǎng)絡(luò)才能帶來更大的效率和優(yōu)勢。和手機上的滴滴打車軟件道理是一樣的，手機連接成網(wǎng)，產(chǎn)生最大效益，讓打車人知道哪有出租車，讓出租車司機知道哪有需求。拿著100架無人機，不知道哪里有需求，是沒有意義的。反之，手里掌握需求，卻沒有無人機，也不行。通過云平臺，進行數(shù)據(jù)挖掘，最終就是要把這些信息融合到一塊兒，極大地提高整個產(chǎn)業(yè)的效率。

記：一飛為客戶提供無人機自主控制產(chǎn)品及解決方案，這期間收獲了哪些經(jīng)驗？

齊：客戶的機型裝上我們的飛控設(shè)備以后，還要在我們這里完成測試。在這個過程中，我們發(fā)現(xiàn)客戶選擇的機型有的成熟，有的不太成熟，與客戶就可以進行充分的溝通，了解他們對飛行器的需求。無形中，我們也積累了很多硬件方面的經(jīng)驗，知道什么樣的飛行器構(gòu)形是合理的。幫客戶做事，給出建議，對我們而言非常值得。

記：一飛還把有人直升機改造為MQ-300這樣的無人直升機，體會是什么？

齊：目前，我們還是專注于控制系統(tǒng)研發(fā)的一個公司。現(xiàn)實條件是，我們國情很復雜，一種機型不可能滿足所有的環(huán)境。在新疆這樣的大地塊，10斤裝藥量的無人機，可能飛不到地頭就得飛回來。而在丘陵山地，可能把大一點的無人機運到地頭都成問題。將來一定是不同載荷無人機并存的時代，這也是工業(yè)級無人機相關(guān)研發(fā)的樂趣所在。所以，我們提供飛控產(chǎn)品和解決方案，還要注重適配不同的飛行器和客戶需求。endprint