厉害+1！11年来中国队伍首次夺冠！东大无人机拿下世界赛冠军！

无人机，瞰世界，让梦想飞起来

近日，东北大学又斩获一枚世界冠军

而且破了这一赛事

11年来无中国队伍夺冠的历史！

第11届国际小型无人飞行器竞赛（IMAV）

日前在西班牙马德里举办

东北大学NEU-MACL团队首次参赛

便一举夺得室外组冠军

这也是IMAV举办11年来

中国队伍首次夺取该奖项

东北大学NEU-MACL团队夺得室外组冠军

9月30日至10月4日，第11届国际小型无人飞行器竞赛（IMAV 2019）在西班牙马德里举行，来自12个国家的28支队伍参加了现场决赛。首次参赛的东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室NEU-MACL团队夺得室外组冠军，亚军和季军分别被美国宾夕法尼亚大学和法国国立民航大学摘得。

2019年第11届国际小型无人飞行器竞赛（IMAV 2019）官网

国际小型无人飞行器竞赛

国际小型无人飞行器竞赛（IMAV）始于2009年，是无人机领域国际顶级赛事之一，主要考验参赛者决策与控制、机器视觉、机械设计乃至系统集成的综合能力。历届获奖者不是国际知名工科院校就是无人机领域顶级团队，包括德国亚琛工业大学、荷兰代尔夫特大学、新加坡国立大学等世界知名工科高校的顶级无人机团队。

在2019年西班牙马德里举办的第11届IMAV比赛中，东北大学NEU-MACL团队由流程实验室国家级青年人才项目获得者、国家优秀青年基金获得者刘腾飞教授指导，由研究生庞强、牛弼陛、李文浩、石瑞琦、吴思和张志晨组成。

东北大学参赛队作为唯一全自主实现所有任务的队伍，一举取得室外组冠军，这也是IMAV举办11年来首次有中国队伍夺取该奖项，对于提升我校在该领域的国际影响力具有重要意义。

成功都是来之不易的

比赛过程中团队克服了种种困难

经历了激烈角逐才最终获得了胜利

那么就让我们一起来看看

他们是如何取得最终的胜利的

要更快、更准、更稳

2019年IMAV室外组比赛的任务背景是未知复杂环境下的无人机搜索与运输，要求参赛者运用最多三架无人机在一个三万余平米、形状不规则的区域中快速搜索并准确定位遗失货物、坠落无人机、未知建筑等特定目标，建立高分辨率区域地图，并将不同颜色大小的货物以及易碎货物精准投送到不同目标点。完成任务的时间上限是25分钟，并且自主程度越高，完成越快，分值越高。这就要求无人机能看得清、认得准、飞得快、降得稳，多机协同完成任务显然更容易取胜。

东北大学无人机双机协同，全自主精准投送

全力发挥自动化专业水平

流程工业综合自动化国家重点实验室在复杂系统决策与控制一体化方面的研究具有国际知名度，其中的多运动体协同控制实验室是由柴天佑院士亲自指导建立的。参加这个比赛是检验决策与控制、系统总体设计以及系统集成等方面水平的绝好机会。

为弥补参赛经验的不足，参赛团队认真研究了比赛规则和计分方法，研读了该比赛历届优胜团队发表的论文，邀请了香港中文大学陈本美教授作无人机飞行控制专题报告和比赛指导。为了尽量减小参赛不确定性，团队还查阅了比赛地的地理环境和历年气象报告（高原、强烈阳光斜照、阵风三到四级）。在充分考虑各方面因素的基础上，团队将参赛方案确定为双机一大一小（均为五公斤级，但轴距不同）全自主协同，从总体方案上保证能够在非理想气象条件下尽快完成比赛指定任务。同时，为缩短开发周期，减少备件，系统设计也尽量实现了双机的结构一致性、功能模块通用性和物理组件可互换性（80%以上组件可互换）。

东北大学参赛的无人机

左边为二号（UAV-2）右边为一号（UAV-1）

根据比赛任务和总体设计方案，团队分为决策与控制算法（DC）、任务平台及其控制系统（MC）、机器视觉与图像处理（CV）等方向，邀请了信息学院和机械学院相关方向的研究生来加强图像处理和机械设计能力。

2019年夏季沈阳雨水偏多，不利于无人机室外飞行试验。团队搭建了用于决策与控制算法快速验证的半实物仿真系统，开发了用于机电控制系统和机器视觉算法前期技术验证的验证机，实现了各模块平行开发和设计方案快速迭代。

团队成员在在外场试验区域试飞

艰难困苦 玉汝于成

为防患于未然，从无人机全套组件到充电器等辅助器材，参赛团队均准备了备件，还携带了13块备用电池和包括电烙铁在内的所有相关便携工具。

但是，团队学生刚到马德里机场就遇到了一个大挫折：一件托运行李丢失。丢失行李中有无人机专用充电器、抛投装置组件、转接线和实验室旗。幸好事先准备的抛投装置备件没有丢失，可以连夜组装。但无人机不充电就不能起飞。团队紧急联系会议承办方借到了两个充电器。于此同时，在北京准备登机的指导老师临时更改了航班，派专人到创新学院借到两个充电器并送到北京机场后才出发。“充电器危机”最终得以化解。

团队计划在比赛前一晚完善比赛应急预案、调试，并进行预演。但当晚回到住处（合租单元楼，便于赛前准备）不到半小时就停电了。为了充分利用赛前的宝贵时间，团队一边联系维修一边摸黑进行口头预演。预演完毕后，大部分队员先休息，直到午夜12点后来电方才连夜完成了调试。

参赛队员在实验室调试无人机

赛前团队成员紧张调试设备

一次完成，最快、最准、最稳

2019年10月1日，中华人民共和国成立70周年国庆节，IMAV室外组比赛在马德里南部的Valdelaguna机场举行。

各组出场顺序由抽签确定，但每组均有一次暂停且将比赛次序轮后的机会。秋季西班牙中部太阳升起时间晚，斜照光线严重影响目标识别能力，并且当天风力比平时偏大，超过四级。九时三十分，第一组印度理工学院出场不到一分钟即叫停，并要求推后比赛。随后的第二、三、四组均推后比赛。抽签排序为第五位的东北大学队变成了事实上的第一位。

上场还是推后？赛前准备过程中经历的挫折反而增强了团队的应变能力和完成比赛的信心。所有成员认为：“他们不上，那就我们先上。”将遥控器交给裁判组后比赛开始。从双机起飞、协同搜索、自主建图，到精准投送、准确降落，全自主地一次实现所有指定任务。最终，根据裁判组记录，东北大学队实现了所有比赛任务并且用时最少，排名第一，拿下本届国际小型无人飞行器竞赛室外组冠军。

比赛期间，适逢中华人民共和国迎来70周年华诞，赛后全体队员观看了国庆阅兵录像，在冠军赛场见证了中华人民共和国成立70周年阅兵仪式这一伟大时刻。

带负载稳定飞行

全体队员赛后观看国庆阅兵录像

来源 | 流程工业综合自动化国家重点实验室

编辑 | 刘恒池

责编 | 王延邦 周洛琦 段亚巍

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