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自动驾驶激活工业无人机

作者:新智造
2019/08/23 09:00

2014年在国内火了一款很拉风的消费级硬件产品,这款产品就是无人机。

随后的三年,是消费级无人机市场规模疯狂成长的三年。

据市场研究公司捷孚凯在2017年的调研数据显示,2015年、2016年、2017年的国内消费级无人机市场规模分别为15亿元、25亿元、39亿元(预计),同比增长率也均保持在50%以上。同期数据显示,2016年,国内消费无人机出货量已经超过32万台。

自动驾驶激活工业无人机

然而,三年的迅猛增长之后,消费级无人机市场增长开始放缓。据IDC 2017年Q1调研数据显示,2017年Q1中国航拍无人机市场出货量为12万台,同比增长59%,环比下降3%。

预计2017年中国航拍无人机市场增长将放缓,放缓的原因主要是由于消费需求暂时性的增长乏力以及产品体验与消费者预期存在差距。

这是IDC 2017年年初给出的预测。

消费级无人机并不能像智能手机一样拥有持续、强劲的市场需求,外加国内消费级无人机相关“限制性”政策的不断出台,消费级无人机终于也开始面临增速下降的问题,步入2018年后,不少无人机厂商开始转型,包括在这一领域的金字塔塔尖的大疆也在这样的市场背景下,在2019年开始跨界试水教育机器人市场。

与消费级无人机市场有所不同,工业级无人机在行业需求和国家相关政策的推动下,正在向各行业纵深渗透。

属于工业无人机的后无人机时代

消费级无人机一波浪潮让大众认识了无人机,让人类得以以上帝视角看一座城市,甚至整个世界。与此同时,包括电力巡线、农业植保、安防巡逻、森林防火等对高空作业或安防巡航有特殊需求的行业也开始关注这一新兴产品。

有需求的地方就有商机,有商机的地方就有创业企业。

当面向B端和G端的业务开始寻求以无人机解决实际工程问题时,一方面,大疆、派诺特、3D Robotics等无人机头部厂商开始拓宽业务线,深入工业市场;另一方面,行业也出现诸如智璟科技、云圣智能、傲势科技等在内的面向工业级无人机的初创企业。

经过消费级无人机的市场教育和技术迭代,无人机要真正进入工业领域主要面临两大难题:

第一,如何让无人机能够适应工业应用中的各种恶劣环境。这一方面需要无人机研发团队深入实际环境中进行测试和方案验证,需要长时间验证和技术积累。

第二,需要培养专业飞手,同时,在工业环境中的无人机加入人为操作也增加了事故发生几率。

2017年3月,一家名为Airobotics以色列无人机公司自主研发的Optimus「全自动机场」无人机正式量产,这一无人机为全自动机场,能够实现无人机自主飞行,在电池电量耗尽时,可以自动飞回为其配备的“机库”中更换电池。

这样的工业无人机去掉了飞手操作环节,解决了因飞手而来的诸多问题,同时也实现了在复杂地面环境中的汽车未能完全实现的自动驾驶。

同年7月,国内初创企业云圣智能的同为「全自动机场」概念的虎穴自动机场正式量产,这也使得国内工业无人机开始进入“自动驾驶”时代。

自动驾驶激活工业无人机

自动驾驶技术激活工业无人机

所谓全自动机场,即摒弃传统遥控无人机飞手(无人机操作人员)操控环节,能够在无人为干预情况下自行完成诸如电力巡线、安防巡逻等工作。

这一概念类似汽车上的无人驾驶技术,汽车上的无人驾驶技术目前在封闭环境中已经能够实现,但是在诸如城市道路这样复杂的开放环境中仍难以应用。

相对而言,无人机在诸如电力巡线这样的高空作业环境中主要是线性运行模式,另一种是在诸如城市安防领域进行面状覆盖。云圣智能创始人陈方平告诉雷锋网,“前者并未涉及太多自动驾驶技术,其工作原理类似客机,主要需要解决的是航线设计问题;后者才是全自动机场需要解决的难点场景,首先无人机中需要存储有城市的三维地图,其次还要能够根据三维地图进行点云的分类和分析。”

前文提到,2017年7月,云圣智能正式对外发布其首款全自动机场,虎穴自动机场。第一代虎穴自动机场已经具备自动驾驶能力,并已经能够应用到诸如电力、安防等行业。

自动驾驶激活工业无人机

相较传统无人机,云圣智能的虎穴自动机场不仅去掉了飞手操控环节,基于三维实景建模地图模型,可以实现无人机自主起飞、巡逻、降落,并能设定定时执行巡逻巡检任务。

此外,这一产品也能够在无人机巡航过程中,将无人机实际工作状态采集到的数据或信息进行实时处理,实时生成分析报告。

正是这样的产品和技术方案,将工业无人机深入产业中,激活工业无人机的强需求。

云圣智能和它的京津两部

2017年3月,思考了将近一年后,还在北大读博的陈方平终于下定决心,接受了来自创客总部的天使轮投资,也就有了现在的云圣智能。

由于公司核心技术团队多出自北大,因而,将云圣智能的总部设在北京也就成了不二的选择,“北京总部同时也是研发中心,承担公司大部分技术研发任务。”

然而,无人机在北京并没有很好的试飞环境,北京对无人机的飞行限制及空域管控极为严格,六环内严格要求禁飞。

我们当时是以北京总部为中心,向周边寻找有适合的飞行空域和场地,也就是在这个时候,天津滨海新区向我们伸出了橄榄枝——可以在一定情况下为我们全面开放无人机所需的试飞空域。此外,还为我们提供了数千平米的测试场地及厂房,以及相关优惠政策。

因此,也就有了之后在天津主要负责生产、测试任务的分公司,天津分公司充当飞行设计中心的角色。 自动驾驶激活工业无人机

天津飞行设计中心

2015年,在北大读硕士的陈方平和他的团队就已经受邀创客总部。陈方平告诉雷锋网(公众号:雷锋网),“是成立公司,还是继续深造,当时确实有过纠结。”最终,陈方平一边读博,一边也将公司成立起来。这也使得虎穴自动机场之后得以拥有更强劲的技术功底。

六大系统集成的自动机场

云圣智能成立仅四个月后,发布第一代虎穴自动机场。作为行业新兴产品类型,虎穴自动机场不仅实现了全自动巡航及自动更换电池、更换吊舱,同时融合了计算机视觉、物联网技术,打通了城市安防网络、交通网络,实现了设备联动,数据协同,将工业无人机系统融入工业系统或智慧城市体系中,实现价值协同。

继2017年发布第一代虎穴自动机场后,2018年,虎穴自动机场进行了第一次版本迭代,这一代产品也成为2018年主要销售产品。据陈方平透露,2018年云圣智能销售额达到数千万元。

据悉,围绕虎穴自动机场,云圣智能主要布局了六大核心产品阵列:三维实景地图、物联网平台、全自动巡检系统(无人机全自动机场)、多元工具库、 人工智能算法平台、大数据分析平台。

三维实景地图。通过软硬件多元传感器融合技术,实现三维立体厘米级高精度测绘,支持接入BIM系统、GIS系统等行业系统,支持诸如安防、工业、测绘等行业应用。

物联网平台。针对不同行业应用,云圣智能会搭建不同行业通用物联网平台,通过将行业各类设备实现设备互联、数据互通,结合多维度设备数据,提供整合应用方案。

基于这样的物联网平台,云圣智能构建了智慧城市四维地表交互系统。这一系统包含智慧地表层、智慧感知层、智慧街景、智慧巡视及智慧决策五个层面,全方位融合已有数字化设备信息,服务于交通、市政、公安、消防、城管建设等领域。

全自动巡航系统。即虎穴自动机场,为系统硬件核心部分。

虎穴自动机场可以为机场内的虎鲸无人机自动更换电池,并对换下的电池进行充电,“每次更换电池只需要90秒”。可根据作业需求,自动为虎鲸无人机更换所需吊舱(诸如高精度摄像头、各类传感器);内置UPS电源,同时,“机场”自身也作为物联网中的一个“边缘节点”,支持数据传输和指令控制。

即将迎来的高可靠、低延时的5G技术刚好可以满足工业无人机的需求,云圣智能也已经进行5G技术部署。

据陈方平透露,目前,云圣智能也在与中国移动、中国联通合作,进行应用5G通信模组的无人机,“未来5G基站大规模部署后,将有可能在城市应用中只通过公网实现网络部署。”

多元工具库。支持10余种吊舱自动更换。

人工智能算法平台。云圣智能重点布局了多角度视频结构化算法、多角度 Re-ID(目标再识别技术)深度学习算法、目标追踪算法、人流密度统计算法。这些算法也是云圣智能针对行业用户进行的专项研究和开发。

大数据分析平台。通过大数据分析平台对无人机采集到的数据进行实时分析,应用多项人工智能算法分析包括特殊车辆行人追踪、人流密度分析等。该平台可与无人机、地面站进行实时交互,分析数据并实时形成分析报告。

自动驾驶激活工业无人机

六大系统涵盖计算机视觉、三维实景建图,并辅以多角度视频结构化、目标再识别等AI算法,融合应用工业及城市场景中行业系统、设备、数据,构建起天地一体智能无人机系统。据悉,该系统可应用于森林防火、安防巡检、石油巡检、电力巡检、光伏巡检等多个行业垂直场景中。

工业无人机的商业化问题

虎穴自动机场是当下工业无人机市场中开始受到关注的一类产品,然而,这样一款高技术集成度的产品在实际产品化过程中也存在诸多难点,包括对高稳定性的需求,也包括对行业知识(Know how)的积累。

工业环境恶劣,这首先对工业无人机的稳定性提出了高要求。例如,如何保证无人机精准降落到指定位置,这对于全自动巡航系统很重要。

从第一代虎鲸无人机量产之前,在机库还未配备的时候,我们就已经开始测试,最初是在地上画一个点,然后看将无人机从这一点起飞去执行各种任务后能不能回到这个点。全自动巡航系统量产出货之前,这一测试我们进行了三年,目前这一系统可以保证数千次的精准降落。

在工业无人机应用中,更为关键一点则在于对行业知识的深入和积累。

 “要想你的无人机真正深入一个工业领域中,首先要深入这一工业领域,了解其作业全过程,了解其痛点在哪里,迫切需要解决哪些问题,以及工业环境本身对无人机带来怎样的干扰或影响。”陈方平向雷锋网表示,“为了使得产品解决客户中的问题,我在客户那里呆了三个月,和他们一块工作,发现问题。”

此外,陈方平告诉雷锋网,云圣智能目前在诸如电力、安防、测绘等领域均有相关行业专家担任业务部门负责人,以此提升相关领域无人机的行业穿透力。

工业无人机:行业缺少标准,企业仍需做深

不同于消费级无人机市场对硬件、对娱乐性能的极致追求,工业无人机领域由于碎片化严重,仍然缺少行业标准,“真正的工业级无人机是怎样一个形态还没有形成一个标准,导致当下市场鱼龙混杂。”

好在经过一波消费级无人机的技术普及,做出一款能够飞起来的无人机对于专业团队来说已经不是一个难事儿;经过这波消费级无人机的市场覆盖,使得工业用户也开始寻求将无人机应用到诸如巡线、安防领域。

值得注意的是,对于工业级无人机玩家,要想真正打入市场,仍需深入行业,了解行业痛点和真实需求,通过实测环境不断打磨产品和技术,结合当下AI技术和产业需求,提供系统化解决方案。而这,也是云圣智能接下来要继续做的事情。

大疆定义了消费级无人机的标准,而更为复杂的工业级无人机领域,还需要诸如云圣智能这样深入行业中的创业企业不断探索和深度覆盖。陈方平也向雷锋网表示,“云圣智能2019年的目标是基于B端和G端业务,继续做深电力、安防、边防、智慧城市中的3-4个垂直行业。”

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