CAIEC項目路演 | 西航天宸：無人機飛行控制設備與關(guān)鍵技術(shù)
2022-10-09
西航天宸飛行控制仿真聯(lián)合實驗室是中電星原、精科華盾、西安航空學院飛行器學院通用航空工程技術(shù)中心聯(lián)合組建的科研平臺。
西航天宸飛行控制仿真聯(lián)合實驗室
西航天宸飛行控制仿真聯(lián)合實驗室是中電星原科技有限公司、精科華盾（深圳）科技有限公司、西安航空學院飛行器學院和通用航空工程技術(shù)中心等單位聯(lián)合組建的科研平臺，擁有核心設計人員52人，博士27人，南京航空航天大學飛控所陳欣研究員為該平臺技術(shù)顧問。
團隊服務于國家應急救援大政方針，在中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司和延安市政府的支持下，聚焦“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+應急安全”方向，打造“國家應急產(chǎn)業(yè)（延安）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”，建設應急安全能力成熟度評價體系，探索“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+應急產(chǎn)業(yè)”融合創(chuàng)新應用，打造系列應用場景解決方案，為延安應急產(chǎn)業(yè)“兩帶四基地”的建設和發(fā)展提供全方位的服務，支撐全國應急產(chǎn)業(yè)“一張網(wǎng)”建設。
該項目是西航天宸飛行控制仿真聯(lián)合實驗室集合中電星原科技有限公司、精科華盾（深圳）科技有限公司、西安航空學院通用航空工程技術(shù)中心等單位的優(yōu)勢科研力量，集中攻關(guān)開發(fā)的系列化產(chǎn)品。
無人機飛行控制設備與關(guān)鍵技術(shù)
該項目基于飛騰中央處理器（Phytium CPU）和麒麟操作系統(tǒng)（Kylin OS），兼容ARM處理器開放技術(shù)架構(gòu)和Linux開源技術(shù)路線，對微電子技術(shù)、智能控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等核心算法及人工智能系統(tǒng)進行攻堅，為民用無人控制領域的國產(chǎn)化進行了有益的探索。研發(fā)出國產(chǎn)民用無人機飛控系統(tǒng)，針對工業(yè)級應用場景推出一款高性能飛控自動駕駛儀，具有可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。滿足工業(yè)無人機、大載重無人機應用場景中飛行穩(wěn)定性、復雜環(huán)境適應性、抗電磁干擾能力需求。同時，針對企業(yè)用戶，團隊提供飛控軟件、地面站、任務載荷能力擴展等全面、周到的定制服務。
各位領導、專家評委，大家上午好。我是中電星原常務副總楊文靖，下面由我給大家介紹我們團隊的“無人機飛行控制設備與關(guān)鍵技術(shù)”項目。我們是一個四家聯(lián)合體單位。中電星原是中國電子旗下的三級全資子公司，目前在延安；精科華盾主要是面向航空應急領域，也是在這方面做得很深入的一個企業(yè)；西航天宸是我們的飛行控制仿真聯(lián)合實驗室，整個團隊有將近40人；西安航空學院通用工程技術(shù)中心是李博士帶隊的。我們整個四家的聯(lián)合體單位，面向應急領域，主要做飛控的研發(fā)。2020年，民用無人機的市場已經(jīng)達到了600億。我們團隊主要是在消防應急領域，對飛控做深度研發(fā)，力求在該領域做深、做細、做扎實。在政策方面，十四五規(guī)劃以來，全國有23個省市的“十四五”規(guī)劃中涉及到大力發(fā)展無人機產(chǎn)業(yè)的指導政策，在消防無人機領域也提到，要推動消防無人機產(chǎn)業(yè)升級和實踐應用。目前行業(yè)現(xiàn)狀是，之前的國內(nèi)民用無人飛行器飛控技術(shù)都依托于國外開源飛控的基礎上，而國內(nèi)自主研發(fā)飛控核心技術(shù)的企業(yè)不到10家，國內(nèi)飛控技術(shù)實現(xiàn)自主可控迫在眉睫。行業(yè)痛點包括：第一，主控芯片不可控。我們的主控芯片主要來自于歐洲的意法半導體和美國的高通。第二，安全可靠性差，采用價格低廉的封裝工藝和MEMS器件。第三，有很大的安全監(jiān)管漏洞。主流開源飛控來自國外，造成無人飛行器管控存在技術(shù)風險。第四，使用維護不方便，代碼非常繁瑣。我們的項目主要是基于中國電子的飛騰CPU和麒麟操作系統(tǒng)，研發(fā)出國產(chǎn)的民用無人機飛控系統(tǒng)，替代進口芯片。目前我們的產(chǎn)品主要應用在飛控領域，未來會面向無人車、無人船和無人農(nóng)業(yè)機械等應用領域，在無人化裝備控制芯片方面做核心產(chǎn)品研發(fā)。關(guān)于飛控設備，我們逐步進行迭代研發(fā)。第一代是面向消費級和工業(yè)級應用場景推出的入門級飛控自動駕駛儀，采用了意法半導體。第二代是面向工業(yè)級應用場景推出的一款中端飛控自動駕駛儀。第三代飛控系統(tǒng)的地面站已經(jīng)全部采用了飛騰FT2000芯片和麒麟操作系統(tǒng)。第四代是基于飛騰E-2000芯片、麒麟操作系統(tǒng)、北斗芯片和國產(chǎn)的高可靠傳感器研發(fā)自主可控的飛控系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)自主研發(fā)，實現(xiàn)飛騰芯片的大批量使用。在飛控技術(shù)方面，我們主要有兩個創(chuàng)新，一個是對核心算法的升級創(chuàng)新，包括改進卡爾曼濾波算法、改進增穩(wěn)算法和采用姿態(tài)補償算法等。另一個是飛控元器件的自主化升級創(chuàng)新，國產(chǎn)替代進口，基于飛騰芯片、北斗芯片，我們的產(chǎn)品也逐步實現(xiàn)了標準化和批量化使用。我們的核心產(chǎn)品主要有兩個硬件，一個是救災應急無人機包括6旋翼、8旋翼和16旋翼，已經(jīng)逐步實現(xiàn)批量生產(chǎn)；另一個是滅火彈，我們利用可降解的材料制造了10公斤、20公斤、50公斤的滅火彈，并實現(xiàn)了批量生產(chǎn)。核心技術(shù)包括飛控系統(tǒng)、差分定位系統(tǒng)和地測發(fā)控系統(tǒng)。未來，我們會逐步形成一個無人航空的應急救援體系。目前我們擁有發(fā)明專利8項、實用新型專利7項、外觀專利3項、軟件著作權(quán)20項。2021年，我們獲得了“中國電子第五屆‘i+’創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”總決賽初創(chuàng)組的一等獎；2022年，獲得了“第十一屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽陜西賽區(qū)”總決賽初創(chuàng)組的三等獎。我們采用了“產(chǎn)品+平臺+服務”的商業(yè)模式。產(chǎn)品有應急救災無人機、滅火彈、測發(fā)控系統(tǒng)和第三代飛控系統(tǒng)。平臺包括低空安全管控平臺和低空應急救援指揮平臺。因為國內(nèi)在低空應急領域，目前還沒有開拓整個市場，所以未來我們會面向無人航空救援服務，無人航空應急培訓逐步拓展我們的商業(yè)模式。我們準備在延安市黃陵縣打造了空天地一體化的救援體系及項目樣板點，未來會面向秦嶺周邊的15個縣逐步實現(xiàn)項目覆蓋。我們有應急救援指揮綜合保障車、無人應急救援分隊、無人航空應急巡查分隊和無人航空消防滅火分隊。第一是全國600多個行政市，下設的應急局、自然資源局，防火辦等部門為主要設備采購和服務單位。第二是通航公司，目前無人機生產(chǎn)企業(yè)有1萬多家，整個飛控的需求非常龐大。第三是在能源化工行業(yè)的管道巡查、巡檢也會得到大量應用。去年，我們的無人機已經(jīng)銷售給了延安市黃龍縣，滿足了森林滅火、物資投送、環(huán)境保護監(jiān)測等需求，得到了延安市委市政府的高度認可。近期，我們的項目也銷售給了陜西龍草坪林業(yè)局，進行了十多架無人機的交付，主要面向森林防火、動物監(jiān)管等，整個交付過程包括培訓都得到了很好的反饋。項目一期我們主要是面向飛控的研發(fā)重點實驗室和航空應急裝備，二期是核心飛控的裝備區(qū)和無人機的生產(chǎn)線。目前我們和黃陵縣的田莊機場也達成了合作，在裝備試驗、航空應急、護林造林、低空經(jīng)濟等方面做了深度對接。根據(jù)我們的市場調(diào)查，到2025年消防應急無人機市場規(guī)模需求達將到80億，我們目標市場份額是5%。
中國電子總經(jīng)理助理、數(shù)字辦常務副主任、中電互聯(lián)黨委書記、董事長朱立鋒是我們的項目顧問，中電互聯(lián)副總經(jīng)理、中電星原董事長唐虹是我們的項目總負責人，南京航空航天大學飛控所陳欣研究員是該項目的技術(shù)帶頭人，整個團隊匯集了有著豐富專業(yè)經(jīng)驗和深厚行業(yè)背景的行業(yè)精英。
看到你們在無人機飛控上面的國產(chǎn)化做得特別好。你們與競爭對手的最主要的差異化是什么呢？除了主打國產(chǎn)化？還是有其他方面嗎？
楊文靖：現(xiàn)在國內(nèi)的大疆在商業(yè)無人機方面做得非常好，在農(nóng)業(yè)無人機領域，極飛科技也剛剛上市。因為消防應急管理部2018年才成立，2019年開始逐步拓展，延安也是國家級應急產(chǎn)業(yè)的示范基地，所以我們一直定位在消防應急這個細分領域，我們認為這個行業(yè)的市場需求是非常大的。國內(nèi)在飛控，無人機，包括大載重板塊是沒有投入太多的，像50公斤、100公斤的無人機市場產(chǎn)品還是空白區(qū)。再有就是面向國家的安全，我們相信未來在無人機飛控領域會逐步形成國產(chǎn)的自主飛控，所以我們在研發(fā)時就定位在此點上。
你們未來是打算以發(fā)展飛控系統(tǒng)為主還是以無人機為主？
楊文靖：我們是兩條線并行，無人機做體系，飛控是做行業(yè)拓展。
本文根據(jù)嘉賓在【第六屆中國航空創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽】上的發(fā)言整理、刪減。(查看更多完整視頻請掃描二維碼)
