【无人机机场管理云平台-复亚智能】复亚行业无人机全自动飞行系统，无需人员值守、无需人员操控、无需人工对比数据，3分钟自动换电可高频作业！

一、 复亚智能介绍
上海复亚智能科技有限公司专注工业无人机全自动飞行系统研发与生产，为工业客户提供无人机系统应用产品与服务，是国内最早开始工业无人机自动化应用研发的公司之一。2018年复亚智能正式推出第二代MindSky“睿略”工业无人机全自动飞行系统，实现工业无人机在巡检、巡逻场景应用中无人操控、自主巡飞、智能识别，大幅提升作业效率、加快响应速度、节省人工与交通成本。

复亚智能已成为大疆行业生态合作伙伴、阿里云与阿里IOT生态企业，产品广泛应用在高速巡逻、电力巡检、风电巡检、河道巡检、安防巡逻、环保巡逻、气象监测等领域，是首个实现商业应用的工业无人机全自动飞行系统，2018年12月复亚智能被评为“上海最具投资潜力50佳创业企业”，2019年4月电力巡检高峰论坛获得“全自动无人机电力精细化巡检解决方案-创新应用案例奖”，5月中国警务信息化建设研讨会评为“最佳智能无人系统解决方案”。

二、 行业介绍
1、 行业发展
过去几年，消费级无人机市场爆发式增长，无人机影响力从C端向B端外溢，工业级市场需求加速释放，无人机的核心构成包括飞控系统、动力系统、通讯信息系统、载荷系统等，工业级无人机对各模块技术要求远高于消费级无人机，随着技术/配套服务的逐步成熟，工业无人机性能与稳定性快速提升，无人机工业级应用将进入高速增长阶段。

1） 工业无人机技术成熟
消费级无人机技术快速成熟，带动工业无人机技术发展，无人机工业化与产品化程度越来越强，双RTK定位、自动避障、多重载荷、多重防护等技术出现，让工业无人机应用领域与范围得到快速扩展。

2） 挂载设备小型化技术成熟
定焦、变焦、双光等可视镜头系列化，红外成像、激光雷达、激光甲烷遥测等技术小型化，led显示面板、警示喊话、大功率照明等技术集成多样化，进一步解决应用场景的多样化需求。B/G端用户功能选择更丰富，应用更全面，对现有作业流程进行扩展优化。

3） 自动化技术成熟
无人机自动化机场让无人机无人化、远程化操控，直接部署在工作现场。机体防护等级高，自动换电/充电、自动起降、边缘计算等技术的应用让无人机真正无人化，解放人力降低成本。

无人机自动飞行算法让无人机脱离飞手人工控制，通过大数据、AI智能、视觉算法、飞控算法等技术使无人机能自主飞行，自动巡检巡逻，降低的无人机的操控难度与应用门槛，解决了应用企业的后顾之忧。

4） 政策/需求导向成熟
以电网举例，电网大力推行泛在物联网建设，计划2020～2025年全面实现工业无人机全自动精细化巡检。提高数据采集频次、提升数据采集质量，数据采集达到分钟级、实时化、标准化。

2、 当前面临的痛点
随着飞控、动力系统等关键技术的快速发展、挂载工具的小型化突破、资本力度的持续加持，无人机影响力从C端向B端外溢，工业级市场迎来加速成长。但人工控制的视觉范围操作带来的问题快速凸显，甚至阻碍了部分行业的应用发展。

1) 无人机操控难度高，专业飞手培训难度大，部分行业无人员编制；
2) 机巡小组2～3人配置，人工成本高；
3) 技术水平差异大，标准化程度低一致性较差，误检漏检率高；
4) 通勤时间长，及时性差且通勤成本较高；

三、 产品及解决方案
1、 复亚全自动飞行系统概述
工业无人机向自动化智能化方向发展已势在必行，通过无人机自动化机场让无人机无人化、远程化操控，直接部署在工作现场。机体防护等级高，自动换电/充电、自动起降、边缘计算等技术的应用让无人机真正无人化，解放人力降低成本。上海复亚团队基于多年无人机行业的研发经验，利用大疆Onboard SDK和MobileSDK开发生态，贴合终端客户实际需求，创新研发了基于无人机自动机场的“睿略”全自动飞行系统。用户可以在任务区域就近部署自动机场和无人机，只需要连接网络，设定好巡飞路线，即可远程控制无人机全自动起降和在舱内自动快速地更换电池。同时，可完成连续执行任务，实现全自动化和真正的“无人化”作业。

通过无人机自动飞行算法让无人机脱离飞手人工控制，通过大数据、AI智能、视觉算法、飞控算法等技术使无人机能自主飞行，自动巡检巡逻，降低的无人机的操控难度与应用门槛，解决了应用企业的后顾之忧。
通过自动化设备可以解决： 通勤成本高；通勤时间长及时性差；需通过人工控制无人机起降、电池维护及更换等问题；
通过自动飞行可以解决：没有飞手编制，无人机难以应用普及；飞手操作技能培训困难，培训成本高；技术差异大所带来的标准化程度差，误检漏检等问题；

2、 功能特点
1） 无人值守
无人机自动机场按照防盗、防雨、防雷、防风沙等工业化标准要求设计开发，满足长期野外放置要求；机场内外配置360°无死角高清监控摄像头，支持野外人脸识别与实时告警，确保设备安全运转，无需人员现场值守；当前设计免维护周期为180天。

2） 自动飞行
通过远程控制端设定或输入飞行路径后，无人机从野外自动机场远程起飞，按设定路线执行飞行任务；任务执行完毕或电量不足时，无人机返航自动机场，实现精准降落归仓，并通过机械臂自动更换电池，准备再次作业；归仓换电用时小于4min。

3） 远程控制
野外部署自动机场通过光纤或无线(4G/5G)网络与远程控制中心互联，工作人员通过远程控制端自动或手动控制飞机执行任务；无人机端高清图像实时传输至远程控制端，图像传输延时小于500ms。

4） 智能处理
无人机搭载复亚自主开发机载AI控制单元，支持机载端实时高频运算，实现多场景AI应用；远端控制平台对接云端计算单元，支持实现多元化深层次AI应用功能。

3、 产品原理
1） 复亚固定式自动机场
在“睿略”全自主无人机巡飞系统中，自动机场是整个系统的基础，基于自动机场可以完整实现“无人机全自动起降、远程控制、智能设定巡检路线、电源更换、接力续航、数据传输识别及分析”等一系列功能。

                                                                复亚无人机固定式机场

无人机自动机场是协助无人机全流程作业的地面自动化设施，可以取代人工操作干预，极大提高无人机的全自动作业能力。

                                                                      复亚固定式机场示意图

无人机自动机场可以部署在特定区域。无人机存放于自动机场内，当有飞行需求时无人机自主从机场起飞，完成任务后无人机自动降落于自动机场内。在自动机场中，无人机可进行自动更换电池，为下一次任务做好准备。有了自动机场的依托，无人机就可以在无人干预的情况下自行起飞和降落，更换电池，实现全自动化作业。

自动机场负责无人机的存储，电池充电、更换电池以及地空通信。可以实现对无人机的自动回收、能源补给，方便无人机在无人值守的情况下自行完成日常巡检、三维测绘、精细化巡检等各项作业。是实现无人机全自动连续电力巡检作业运行的关键。自动机场配有气象杆能够根据实际天气状况判断是否执行任务，自动机场箱体由铝合金及钢结构打造，具备防火，防水，防雷，防盗，自动机场箱可以达到IP54的防护等级。

产品参数：
尺寸： 长155*宽155*高155 (单位cm)
重量： 750KG
材料：钢/铝
机械手自由度： 4z
作业间隔周期： 3分钟
机械重复定位精度： ±0.1mm
输入电压： 200-240Vac
功耗： 1700W(峰值)/500W(平均)
电池组容量： 标配2组
伸展直径： 3米(顶板展开状态)
安全标准： GB4943
保护： 欠压，过载，短路保护
工作温度： -20至50℃
壳体防护等级： IP54
无故障运行时间： 5000小时

2） M210多旋翼无人机平台
“睿敏”无人机是以DJI M210无人机为基础打造的智能无人机，搭配基于妙算2平台研发的AI自动控制盒，可实现精准降落和多项AI飞行功能。同时我们还对无人机机体进行改造升级以适配MindCube“睿方”自动机场。支持X5S、30倍变焦、双镜头倾斜摄影、热成像、激光点云雷达等多种模块挂载。可以快速进行三维地图测绘、大范围巡检、精细化巡检等电力巡检任务。

 超长续航：超轻紧凑机架，配合高效盘式电机，续航最高38分钟。
 携带方便：机臂折叠式设计，配合定制背包或设备箱，携带方便。
 挂载灵活：支持30倍变焦、双镜头倾斜摄影、热成像等。

参数配置：
最大起飞重量：6.14kg
空载续航：34分钟
载荷：可见光/红外等多镜头选择
工作温度： -20 ° C 至 50° C
悬停精度： 垂直≯0.5m，水平≯1.5m
抗风： 6级
防雨： 小雨，IP43
遥控距离： ≮7km
最大水平飞行速度： 61.2km/h

3） 基于妙算2的AI机载控制盒
妙算 Manifold 2 是大疆一款专为智能机器打造的高性能机载计算机，具备卓越的处理能力和响应速度，扩展灵活，适配本系统内M210/M210 RTK无人机，可以在无人机话自动飞行业务中定制专业解决方案。

                                                                         图：大疆妙算2

在“睿略”全自主无人机巡飞系统中无人机平台搭载妙算2，可以通过复亚自主开发的核心算法，实现无人机自主巡检巡逻。妙算2作为自动飞行算法运算平台，可以运行图像定位引擎、图像识别引擎、云台控制引擎。

                                                                 图：自动识别电网绝缘子

4） MindSKY 睿略控制平台

                                                                 图 远程控制系统控制界面

复亚远程控制平台子系统部署在云端，管理控制无人机子系统和自动机场子系统整个业务流程均通过PC客户端版控制平台来实现。除了保证无人机巡检系统的可靠运行，更使得用户能方便地下达任务指令。

通过PC端GCS控制软件，远端操作人员可以实现无人机的远程控制，巡检数据的远程通信，对自动机场的远程监控和数据交互，同时可以根据实际巡检需求，实时切换手动飞行或者自动任务飞行模式，配套的任务处理系统可以实现巡检系统的自动运行。

5） MindSKY 睿略云端功能
控制平台-云端，云端控制平台可以根据客户需求架设在公有或者私有云上，可以实现对无人机飞行管理、任务管理；在有多台机场或者操作客户端的情况下可以实现无人机和自动机场的管控和调度；同时云平台系统还开放集成SDK开发接口，方便客户集成开发。

                                                                          图：控制平台云端
4、 解决方案
1） 基于本系统的无人值守远程控制方案特点介绍
面对市场上对性能先进、便捷可靠的工业无人机无人值守、自动巡检的需求，复亚智能基于“睿略”全自主无人机巡飞系统提供了整套的无人值守以及远程控制方案。

部署本全自主无人机值守系统，无人机无任务时，会储存在自动机场内，有任务时可随时从机场起飞，自动执行任务并自主降落。无人机场内置4组电池，可自动完成无人机电池更换，并将换下的电池自动充电，确保无人机能进行高频次、密集型巡飞任务。

无人机机场以及无人机的管理平台，同时也是数据智能运营平台，控制系统部署在云端，用户可随时登陆并控制设备。平台可针对不同应用场景制定巡飞任务，针对业务场景实现的不同飞行方式和采集方式，用户通过控制系统下达任务， 调配指挥无人机、自动机场等，连续飞行作业，并获取实时视频数据。管理平台可以实现多任务复杂场景设定，可设定航迹、航点、角度、巡检目标等巡飞信息。

通过有线网络/4G，远端控制人员可以实现无人换/充电、无人机起降、飞行轨迹、云台角度等远端实时控制，不受距离和地域限制。同时，无人机控制模式配备一键切换功能，可实现在任务巡检时因突发情况，临时将无人机自主巡检模式由自主作业飞行切换至手动控制，远端操作人员可以实时手动控制无人机和相机云台，并可以随时切换回自动飞行继续执行当前巡飞任务。同时通过云服务权限管理和管控，可以实现多机场、多无人机集群控制。

2） 方案价值
无人机全自动飞行解决方案具有及时响应、节省成本、高效准确三大优势。
即时响应，自动机场换电技术实现无人机作业完毕后3分钟即可再次飞行，突发事件来临时能做到及时响应；
节省成本，作业现场部署与远程自动飞行节省作业单位通勤成本与人工成本。同时，远程控制中心使无人机巡检集中化操控管理，汇集高水平技术人员进一步提升巡检质量；
高效准确，即AI飞行与AI诊断识别能达到人工所难以实现的准确性与一致性。

使用“睿略”全自主无人机巡飞系统进行远程无人值守自动起飞作业步骤如下：
a) 自动机场就近部署在作业现场，无人机存放于机场内；
b) 远端下达作业指令，机械臂自动从智能电池仓取出电池安装在无人机上，机械手开启无人机；
c) 无人机读取作业任务、航点航迹、获取GPS信号；
d) 舱门开启起后降平台升至顶端，无人机自动起飞，根据设定航迹飞向巡检目标进行作业。
e) 数据通过通信链路实时回传至远程控制中心，在发现特殊情况或者目标后自动进行报警。
f) 无人机返回机场上空，舱门开启，无人机自主降落在起降平台上。
g) 无人机返回机舱内部，完成电池更换，并可以立即或待命准备下一次飞行作业。

                                                                          无人值守作业步骤示意图

3） 方案应用实例
某石化油库全自动无人高频巡检应用案例
石油库全自动巡检需求：
1、 监控油库（有无人员入侵、漏油等火灾隐患、设备有无损坏）
2、 无人机全自动巡检，无需人员干涉
3、 每小时巡检1次，高频常态
4、 指挥大厅能远程查看巡检内容
复亚解决方案：
本案例中通过部署固定式无人机机场、运维管控系统、服务器、工作站。可以实现石油库区巡检任务管理、故障识别与事故分析。
自动起降，无人值守
无人机自动机场是协助无人机全流程自主巡检作业的地面自动化设置，可以取代人工操作干预，实现无人机自动起降，3分钟自动更换电池，满足全自动常态化高频巡检。

自动航线，无人干预
在日常巡检中，巡检管控人员通过科学规划日常巡查航线，根据具体需要对石化厂区内的储油设备、输油管线、阀门、建筑、道路、周边环境等，进行日常巡查和不定期巡查，发现隐患及时尽快进行安全处理。

通过系统平台设置日常巡查计划，系统根据设置的日常巡查计划进行相关人员进行日常巡查的提醒，对日常巡查的情况进行记录，以便事后核对。发现隐患，及时处理，做好巡查和处理隐患的记录，以便相关人员通过这些记录、数据进行科学的分析和有效的管理。


本方案中，无人机根据规划好的航线，自动起飞、自动巡查、自动返航降落，无需人手操作，真正做到解放人力，节约成本。

四、 DJI应用情况
复亚全自动无人机飞行系统贴合大疆无人机的Onboard SDK 以及Mobile SDK生态开发体系，根据自身应用需求进行了相应的软硬件技术开发工作。

 Onboard SDK：
使用OSDK可以通过集成，扩展已有功能。通过开放的通信端口直接实时访问DJI的无人机平台，允许集成外部处理器，相机或其他负载/配件。
1) 自动巡检
本巡检解决方案中，上海复亚通过大疆OSDK可以使用外部处理器来直接控制无人机飞控；使得无人化自动飞行变为可能。

2) 自动图像分析处理
配合基于妙算2的自主飞行算法，复亚全自动无人机飞行系统能够实时分析无人机载高清相机或者激光雷达数据，可进行AI辅助分析，满足自动化巡线时效性的要求。使用可以实现无人机自动飞行巡检无需派人到飞行现场。

3) 自动精准降落
通过OSDK开发，AI自动控制模块可以配合无人机的起降过程，通过红外/可见光视觉定位，引导无人机精准降落，自动回收无人机。

 Mobile SDK：
无人机通信与控制主要依赖于djiM210配套的遥控器，主要实现以下几部分功能：
1) 对无人机的控制指令通信，无需增加额外通信链路，使用了msdk数据传输接口与osdk通信；
2) 根据作业环境，更好的获取拍摄图像，使用msdk镜头控制功能，镜头的变焦控制、ISO、快门和光圈设置；

五、 预期与展望
复亚“睿略”全自动飞行系统适用于多种需要高度无人机自动化作业的场景。能够通过远程操控规划飞行任务，实现无人机与自动机场的自主作业。在人员到不了的地方，危险区域，不便作业等区域，无人机有独特的视野优势，不仅能提高执行效率，还能更好地保障人员的生命安全，最大程度实现无人机全自动化。在安防巡检、高速巡检、风电巡检、电力杆塔巡检、石油管道巡检、水利环保巡检等多场景应用上均有应用实现。

在多场景应用中，通过实践证明，基于自动机场的复亚“睿略”全自动飞行系统，可以有效的解决传统人工机巡存在的通勤距离长、综合成本高、响应速度慢、标准化程度低等问题。复亚“睿略”全自动飞行系统可以更快的实现客户在巡检作业上的自动化与智能化需求，有效的解放人工、提升效率、降低成本。