Exyn代表的自主飞行无人机离颠覆无人机行业还有多远?

在无人机领域,大疆的名字可谓是家喻户晓。2020年,大疆在全球无人机市场中,占有率突破了80%,近乎形成了行业垄断。目前来看,无人机的商业价值主要在于搭配摄像头,进行拍摄、检测等等,这也正是大疆的强项。

市面上的无人机并不具备自主飞行的能力,其主要的商业价值体现在无人机搭载的物品,比如航拍、农药灌溉等等。

但是就有这样一家公司,他们制作出了完全脱离人类驾驶员的无人机,那家公司就是Exyn。

Exyn成立于宾夕法尼亚大学的GRASP实验室,其主攻项目为利用无人机进行非结构性空间勘察。这家公司是目前全球唯一一家无需人类操纵者就可以实现无人机自由飞行并探索高复杂空间的公司,Exyn最独特的地方便在于此。

ExynAero上面没有没有搭载GPS和通信设备,也就是说,当ExynAero起飞以后,它就彻底“失联”了。ExynAero主要通过搭载的灯光、GoPro、移动处理器和Velodyne激光雷达,来实现自自主飞行,且在飞行的同时还能够执行其他任务,比如勘探、搜索等等。

作为与ExynAero搭配的装备,目前Exyn已经推出了ExynPak。这是一种高精度的勘探设备,当其搭载在ExynAero上时,就能实现完整的自主勘探任务。

数据显示,ExynAero从充满电起飞,再到自主降落,飞行速度为2m每秒,最大勘测面积为1600万立方米,相当于9个足球场。

从机器人的角度出发,无人机其实能够超越操作员的视线飞行,而且精度更高。但是目前为止,市场已有的无人机飞行控制系统并不支持这样的操作。许多无人机公司,包括大疆,几乎都认为无人机的商业价值在于其搭载的设备,比如摄像头、灌溉系统等等,而无人机飞行控制系统只需要让无人机能够和操纵者进行低时延的交互即可。

但是Exyn的联合创始人,宾夕法尼亚大学计算机与信息科学系系主任雷蒙德·马科维兹(Raymond S. Markowitz)认为,无人机在混乱的环境中飞行是非常困难的,手动驾驶只是无人机发展中的一个阶段,要想释放无人机的潜力,自主飞控是必不可少的。

Exyn从SAE对自动驾驶的分级中汲取了灵感,他们将自己定义为4级无人机开发商。而绝大多数无人机开发商,仍处于2级或者3级。2级是指,无人机需要操纵者实时控制;3级是指,无人机需要操纵者提前规划好飞行线路。

上文提到,ExynAero是不具备通信能力的。宾夕法尼亚大学计算机与信息科学系特聘教授卡米洛·J·泰勒(Camillo J. Taylor)表示,ExynAero可以搭载用于通信的基带和天线,不过以目前ExynAero的业务来看,在极端复杂地形中飞行并不需要为其配备操纵者,所以他们目前也无需担心其通信能力。

长远来看,ExynAero仍会搭载通信模块,这并不只是为了和地面中心交流,而是为了让多台ExynAero能够执行协作任务。

2019年时这家公司完成了A轮融资,融资额高达1600万美元,在无人机领域,远远超出其他无人机创业公司的融资额。

当然,自主飞行的理念不只是Exyn一家,Skydio也已经展开了对完全脱离人工操纵的研究。Skydio曾以安防无人机起家,后涉足消费领域。虽然市场份额远远不足大疆,但是在北美市场中,一直在与大疆进行抗衡。

起初,Skydio通过模仿,解决了训练深度神经网络中缺少飞行员的问题,其目的是训练模仿专业飞行员的模型并进行训练。但是,Skydio很快发现,将标准模仿学习应用于富有挑战性的现实问题领域时,效果不佳。

标准的模仿学习在简单的情况下效果很好,但不能很好地应对复杂情况。Skydio的模仿训练不够丰富,不足以有效学习。尤其是在我们的空中飞行领域,无人机不能准确选择飞行路径。于是Skydio调整了研发方向,他们放弃了让无人机模仿专业飞行员,转而将重点放在了专业飞行员在操纵过程中关心的事物。因此,Skydio的自主飞行系统CEILing应运而生。

Skydio将这两种训练方法比作老师讲课:老师想让学生明白什么是乘法。前者是给学生大量的乘法问题以及答案键,让学生独自一人让他们弄清楚乘法的工作原理。后者是让学生尝试解决一些乘法问题,向学生提供他们所犯的确切错误的反馈,并继续进行直到学生掌握了该主题。

大疆作为市场的天花板自然也意识到了,一旦拥有自主飞行能力的无人机流入市场,那么必然会影响到其地位。

2020年时,大疆与洛伦兹科技(Lorenz Technology)达成了合作协议。洛伦兹科技是一家以3D激光雷达,3D点云与其他图像(如RGB、热成像、毫米波)融合技术,目标场景感知认知算法及解决方案为核心的AI技术供应公司。该公司于同年对外发布了明星产品LorenzAI-Link。

LorenzAI-Link可以对无人机飞行路径进行预编程,无人机便可执行自动任务。但LorenzAI-Link并不能让无人机像上文提到的Exyn和Skydio一样,在无线路规划的前提下自动完成飞行。因此,LorenzAI-Link的能力相对来说还是略逊色一些。

正如新能源汽车对传统燃油车的冲击一样,自主飞行目前来说其实仍处于概念阶段。Exyn虽然已成功制作出ExynAero,但是这种无人机由于搭载了激光雷达和性能极高的移动处理器,它的市场价格远远超出了其他无人机,这也是为什么仅有企业客户会购买它,即便ExynAero的定位是一款消费级无人机。

然而从成本价格考量,激光雷达的成本价正在随着技术以及产线的成熟大幅度下降。再加上激光雷达是未来社会中,自动驾驶产业的必备电子元件,一定能够缩降到消费级水准。这样一来,ExynAero极有可能以自主飞行为核心竞争力冲击无人机市场。

好在的是Exyn还未有任何全球化的布局,自主飞行这项技术在中国未来也有较大的市场需求,如救援、勘探等。这也就意味着,大疆,或者其他中国无人机行业从业者,可以尝试研发自主飞行能力的无人机,以实现未来和Exyn、Skydio等公司的竞标。

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