CAIEC项目路演 | 西航天宸：无人机飞行控制设备与关键技术
2022-10-09
西航天宸飞行控制仿真联合实验室是中电星原、精科华盾、西安航空学院飞行器学院通用航空工程技术中心联合组建的科研平台。
西航天宸飞行控制仿真联合实验室
西航天宸飞行控制仿真联合实验室是中电星原科技有限公司、精科华盾（深圳）科技有限公司、西安航空学院飞行器学院和通用航空工程技术中心等单位联合组建的科研平台，拥有核心设计人员52人，博士27人，南京航空航天大学飞控所陈欣研究员为该平台技术顾问。
团队服务于国家应急救援大政方针，在中国电子信息产业集团有限公司和延安市政府的支持下，聚焦“工业互联网+应急安全”方向，打造“国家应急产业（延安）工业互联网平台”，建设应急安全能力成熟度评价体系，探索“工业互联网+应急产业”融合创新应用，打造系列应用场景解决方案，为延安应急产业“两带四基地”的建设和发展提供全方位的服务，支撑全国应急产业“一张网”建设。
该项目是西航天宸飞行控制仿真联合实验室集合中电星原科技有限公司、精科华盾（深圳）科技有限公司、西安航空学院通用航空工程技术中心等单位的优势科研力量，集中攻关开发的系列化产品。
无人机飞行控制设备与关键技术
该项目基于飞腾中央处理器（Phytium CPU）和麒麟操作系统（Kylin OS），兼容ARM处理器开放技术架构和Linux开源技术路线，对微电子技术、智能控制技术、物联网技术等核心算法及人工智能系统进行攻坚，为民用无人控制领域的国产化进行了有益的探索。研发出国产民用无人机飞控系统，针对工业级应用场景推出一款高性能飞控自动驾驶仪，具有可靠性高、稳定性好等优点。满足工业无人机、大载重无人机应用场景中飞行稳定性、复杂环境适应性、抗电磁干扰能力需求。同时，针对企业用户，团队提供飞控软件、地面站、任务载荷能力扩展等全面、周到的定制服务。
各位领导、专家评委，大家上午好。我是中电星原常务副总杨文靖，下面由我给大家介绍我们团队的“无人机飞行控制设备与关键技术”项目。我们是一个四家联合体单位。中电星原是中国电子旗下的三级全资子公司，目前在延安；精科华盾主要是面向航空应急领域，也是在这方面做得很深入的一个企业；西航天宸是我们的飞行控制仿真联合实验室，整个团队有将近40人；西安航空学院通用工程技术中心是李博士带队的。我们整个四家的联合体单位，面向应急领域，主要做飞控的研发。2020年，民用无人机的市场已经达到了600亿。我们团队主要是在消防应急领域，对飞控做深度研发，力求在该领域做深、做细、做扎实。在政策方面，十四五规划以来，全国有23个省市的“十四五”规划中涉及到大力发展无人机产业的指导政策，在消防无人机领域也提到，要推动消防无人机产业升级和实践应用。目前行业现状是，之前的国内民用无人飞行器飞控技术都依托于国外开源飞控的基础上，而国内自主研发飞控核心技术的企业不到10家，国内飞控技术实现自主可控迫在眉睫。行业痛点包括：第一，主控芯片不可控。我们的主控芯片主要来自于欧洲的意法半导体和美国的高通。第二，安全可靠性差，采用价格低廉的封装工艺和MEMS器件。第三，有很大的安全监管漏洞。主流开源飞控来自国外，造成无人飞行器管控存在技术风险。第四，使用维护不方便，代码非常繁琐。我们的项目主要是基于中国电子的飞腾CPU和麒麟操作系统，研发出国产的民用无人机飞控系统，替代进口芯片。目前我们的产品主要应用在飞控领域，未来会面向无人车、无人船和无人农业机械等应用领域，在无人化装备控制芯片方面做核心产品研发。关于飞控设备，我们逐步进行迭代研发。第一代是面向消费级和工业级应用场景推出的入门级飞控自动驾驶仪，采用了意法半导体。第二代是面向工业级应用场景推出的一款中端飞控自动驾驶仪。第三代飞控系统的地面站已经全部采用了飞腾FT2000芯片和麒麟操作系统。第四代是基于飞腾E-2000芯片、麒麟操作系统、北斗芯片和国产的高可靠传感器研发自主可控的飞控系统，逐步实现自主研发，实现飞腾芯片的大批量使用。在飞控技术方面，我们主要有两个创新，一个是对核心算法的升级创新，包括改进卡尔曼滤波算法、改进增稳算法和采用姿态补偿算法等。另一个是飞控元器件的自主化升级创新，国产替代进口，基于飞腾芯片、北斗芯片，我们的产品也逐步实现了标准化和批量化使用。我们的核心产品主要有两个硬件，一个是救灾应急无人机包括6旋翼、8旋翼和16旋翼，已经逐步实现批量生产；另一个是灭火弹，我们利用可降解的材料制造了10公斤、20公斤、50公斤的灭火弹，并实现了批量生产。核心技术包括飞控系统、差分定位系统和地测发控系统。未来，我们会逐步形成一个无人航空的应急救援体系。目前我们拥有发明专利8项、实用新型专利7项、外观专利3项、软件著作权20项。2021年，我们获得了“中国电子第五届‘i+’创新创业大赛”总决赛初创组的一等奖；2022年，获得了“第十一届中国创新创业大赛陕西赛区”总决赛初创组的三等奖。我们采用了“产品+平台+服务”的商业模式。产品有应急救灾无人机、灭火弹、测发控系统和第三代飞控系统。平台包括低空安全管控平台和低空应急救援指挥平台。因为国内在低空应急领域，目前还没有开拓整个市场，所以未来我们会面向无人航空救援服务，无人航空应急培训逐步拓展我们的商业模式。我们准备在延安市黄陵县打造了空天地一体化的救援体系及项目样板点，未来会面向秦岭周边的15个县逐步实现项目覆盖。我们有应急救援指挥综合保障车、无人应急救援分队、无人航空应急巡查分队和无人航空消防灭火分队。第一是全国600多个行政市，下设的应急局、自然资源局，防火办等部门为主要设备采购和服务单位。第二是通航公司，目前无人机生产企业有1万多家，整个飞控的需求非常庞大。第三是在能源化工行业的管道巡查、巡检也会得到大量应用。去年，我们的无人机已经销售给了延安市黄龙县，满足了森林灭火、物资投送、环境保护监测等需求，得到了延安市委市政府的高度认可。近期，我们的项目也销售给了陕西龙草坪林业局，进行了十多架无人机的交付，主要面向森林防火、动物监管等，整个交付过程包括培训都得到了很好的反馈。项目一期我们主要是面向飞控的研发重点实验室和航空应急装备，二期是核心飞控的装备区和无人机的生产线。目前我们和黄陵县的田庄机场也达成了合作，在装备试验、航空应急、护林造林、低空经济等方面做了深度对接。根据我们的市场调查，到2025年消防应急无人机市场规模需求达将到80亿，我们目标市场份额是5%。
中国电子总经理助理、数字办常务副主任、中电互联党委书记、董事长朱立锋是我们的项目顾问，中电互联副总经理、中电星原董事长唐虹是我们的项目总负责人，南京航空航天大学飞控所陈欣研究员是该项目的技术带头人，整个团队汇集了有着丰富专业经验和深厚行业背景的行业精英。
看到你们在无人机飞控上面的国产化做得特别好。你们与竞争对手的最主要的差异化是什么呢？除了主打国产化？还是有其他方面吗？
杨文靖：现在国内的大疆在商业无人机方面做得非常好，在农业无人机领域，极飞科技也刚刚上市。因为消防应急管理部2018年才成立，2019年开始逐步拓展，延安也是国家级应急产业的示范基地，所以我们一直定位在消防应急这个细分领域，我们认为这个行业的市场需求是非常大的。国内在飞控，无人机，包括大载重板块是没有投入太多的，像50公斤、100公斤的无人机市场产品还是空白区。再有就是面向国家的安全，我们相信未来在无人机飞控领域会逐步形成国产的自主飞控，所以我们在研发时就定位在此点上。
你们未来是打算以发展飞控系统为主还是以无人机为主？
杨文靖：我们是两条线并行，无人机做体系，飞控是做行业拓展。
本文根据嘉宾在【第六届中国航空创新创业大赛全国总决赛】上的发言整理、删减。(查看更多完整视频请扫描二维码)
