第148章 無人機專案立項
合議結束，評審團重新回到賽場。現場觀眾和參賽隊伍都等了十幾分鍾，見評委出來，瞬間安靜下來。
主持人拿著最終名次表走上臺，清了清嗓子。
“感謝各位耐心等待，經過評審團合議，本次國際大學生機械創新大賽的最終名次已經出爐。現在開始公佈獲獎名單。”
現場所有人都屏住了呼吸。
參賽區的各支隊伍坐得筆直，連之前最放鬆的德國隊隊員都挺直了腰。
“首先公佈三等獎，共五支隊伍……”
主持人依次念出名單，都是國外的高校，沒有中國隊伍。
臺下的國內觀眾心裡都提著勁，等著更高的名次。
“接下來公佈二等獎，共兩支隊伍。分別是德國亞琛工業大學代表隊，日本東京大學代表隊。”
話音落下，參賽區裡一陣騷動。
德國隊和日本隊的隊員都愣了一下，互相看了看，都從對方眼裡看到了意外。
“二等獎？那一等獎是誰？”克里斯皺緊眉頭，心裡生出不好的預感。
日本隊的指導老師臉色沉了下來，沒說話。
國內觀眾席也炸開了。
王茂林坐在觀眾席上，手心都攥出了汗。
他帶著幾個所裡的人過來，心裡七上八下的。
主持人故意頓了幾秒，才緩緩開口。
“最後，公佈本次大賽的一等獎。
獲得本屆國際大學生機械創新大賽一等獎的隊伍是，港城大學代表隊！”
話音剛落，國內觀眾席瞬間爆發出歡呼聲。
“贏了！真拿一等獎了！”
“我的天，第一次啊！機械類國際賽拿第一了！”
“太給國人長臉了！”
參賽區裡，陸豐坐在位置上，聽到結果的時候臉上沒太多表情，只是輕輕舒了口氣。
旁邊的李宏德卻一下子站了起來，拳頭攥得很緊，連聲音都有點發顫。
“陸豐，我們拿一等獎了！國際一等獎！”
陸豐抬頭看了他一眼，嘴角微微上揚。
“聽到了，意料之中。”
“你還沉得住氣。”李宏德拍了拍他的肩膀，哈哈大笑。
“這可是國際賽一等獎！咱們國家機械類這麼多年，頭一回站在最上面！”
周圍其他國內高校的隊伍也紛紛看過來，眼神裡滿是佩服。
清華代表隊的隊長走過來，伸手和陸豐握了握。
“恭喜，實至名歸。你們那套演算法，我們回去得好好研究研究。”
“客氣了，互相學習。”陸豐回道。
哈工大的指導老師也走了過來，對著李宏德笑道。
“老李，你們這次可算是露大臉了。回去教育部肯定得表彰。”
“運氣好，運氣好。”李宏德嘴上謙虛，臉上的笑意藏都藏不住。
臺上，主持人示意獲獎隊伍上臺領獎。
陸豐和李宏德一起走上臺，從評審組長手裡接過獎盃和證書。
獎盃是金屬材質，沉甸甸的，上面刻著賽事名稱和一等獎字樣。
臺下閃光燈亮成一片，各國記者都對著臺上拍照。
評審組長握著陸豐的手，笑著開口。
“很棒的作品，期待你們後續把語音互動的方案落地。”
“謝謝，我們會繼續做下去。”陸豐點頭。
頒獎儀式結束，現場開始散場。
不少參賽隊伍都過來和陸豐打招呼，交換聯絡方式，想後續交流技術。
德國隊的克里斯也走了過來，表情有點複雜。
“恭喜你們。這次是我們輸了。”
“承讓。”陸豐淡淡回應。
“下次比賽，我們不會輸。”克里斯扔下一句話，轉身走了。
李宏德看著他的背影，笑道。
“還挺不服氣。”
“正常。”陸豐說。
“人家拿了好多年第一，突然輸了，肯定不舒服。”
兩人收拾好東西，推著機器人準備離開賽場。
走到觀眾席出口的時候，陸豐無意間掃了一眼最後一排，腳步頓住了。
最後一排的位置上，坐著三個人。
老首長坐在中間，趙衛國和林筱分別坐在兩邊。
三人都穿著便裝，不怎麼起眼，剛才全場喧鬧的時候，沒人注意到他們。
李宏德順著陸豐的目光看過去，也愣了一下，趕緊快步走過去。
“首長？您怎麼來了？”
老首長笑了笑，站起身。
“過來看看。你們演示全程我都看完了，做得不錯。”
趙衛國也跟著開口。
“首長聽說你們進決賽了，特意抽時間過來的，怕影響你們發揮，就沒提前打招呼，坐在後面看完了全程。”
林筱站在一旁，對著陸豐笑了笑。
“恭喜啊，國際一等獎。之前在軍區看你做模擬的時候，就知道你肯定沒問題。”
陸豐走過去，喊了一聲首長。
“您什麼時候到的？”
“下午剛到。”老首長擺了擺手，“本來就是順道過來看看，沒想到正好趕上你們拿獎。沒白來一趟。”
他頓了頓，看著陸豐，語氣認真了幾分。
“這麼多年了，咱們在機械領域一直被國外壓一頭。今天你算是給咱們爭了口氣。這不是一個比賽的事，是告訴別人，咱們中國人也能做出頂尖的工業裝置。”
“都是應該做的。”陸豐回道。
李宏德在旁邊接話。
“主要還是陸豐利害，整套方案都是他牽頭做的。我就是打打下手。”
“你也有功勞。”老首長看向李宏德，“能放手讓年輕人去幹，不容易。”
幾人站在過道里聊了幾句。賽場裡的人走得差不多了，工作人員開始收拾場地。
趙衛國看了看時間，開口說道。
“時間不早了，首長訂了餐廳，一起過去吃個飯，算是給你們慶功。”
“不用這麼麻煩吧。”李宏德連忙說。
“不麻煩。”老首長笑道。
“慶功飯該吃就得吃。走，邊吃邊聊，我還想聽你說說那個語音控制的方案。”
陸豐點了點頭。
“行。”
一行人往外走。林筱走在陸豐旁邊，小聲開口。
“你今天在臺上說語音互動的時候，我都嚇了一跳。之前在軍區除錯，你都沒提過這個。”
“當時只是個初步想法，沒確定能不能行。”陸豐說，“現在比賽比完了，可以慢慢往下做。”
“需要幫忙的話隨時說。”林筱笑道。
“我還挺想看看，語音控制的工業機器人到底是什麼樣的。”
第二天一早，參賽隊全員坐上了返程的航班。
飛機落地港城時，日頭正盛。
車子開回機械學院，剛下車，李宏德就被院長喊去辦公室。
陸豐徑自回了實驗室，比賽帶過去的圖紙、工具和備用零件堆了半張實驗臺，他一件件歸位收納。
剛收拾到一半，兜裡的手機震了震。
是趙衛國發來的簡訊，內容很直接。
“陸豐，有空來趟軍區嗎，有個重大專案要討論，我車已經在你們學校西門了。”
陸豐頓了兩秒，回了個“馬上到”，拎起搭在椅背上的外套就往外走。
西門門口停著輛黑色越野車，趙衛國坐在副駕，看見他過來，推門下車。
“本來想讓你歇兩天，剛拿了國際獎也該鬆口氣。”趙衛國遞給他一瓶礦泉水。
“實在是專案催得緊，所裡的專家都到齊了，首長特意交代，得請你過去聽聽。”
“什麼專案？”陸豐坐上車，隨口問。
“小型察打一體無人機。”趙衛國也沒繞彎子。
“飛控系統這塊卡了快半年，換了兩家單位都沒達標。”
車子駛進軍區大院，停在一棟三層辦公樓前。
兩人上了樓，最裡面的會議室門敞著，裡面坐了七八個人，大多是四五十歲的模樣，面前都攤著厚厚的資料。
看見兩人進來，屋裡的人都抬了頭。
趙衛國快步走到主位旁，對著中間戴黑框眼鏡的中年人說。
“張總工，陸豐我接過來了。”
又轉頭跟陸豐介紹。
“這位是裝備所的張總工，這次無人機專案的總負責人。”
張總工站起身，伸手跟陸豐握了握。
“久仰大名，上次戰術頭盔的演算法方案，我們所裡都傳開了。年紀輕輕，確實有本事。”
“客氣了。”陸豐點頭示意。
屋裡剩下的幾個專家也紛紛打招呼，有人是上次頭盔專案見過的，也有人是第一次見，眼神裡帶著幾分打量。眾人依次坐定，會議直接開始。
張總工拿起桌上的一份紅標頭檔案，開門見山。
“今天召集大家來，就是敲定新一代小型察打無人機的技術方案。指標上個月就下發了，作戰半徑十公里，滯空時間兩小時，三級風下懸停誤差不超過二十釐米，具備複雜地形自主避障能力。”
他頓了頓，語氣沉了幾分。
“之前我們跟兩家院所合作了三個月，飛控系統一直達不到要求。野外複雜地形下懸停誤差超了半米還多，碰到輕度電磁干擾就容易失控，再這麼拖下去，肯定趕不上節點。”
底下一個穿白襯衫的專家接話。
“我覺得主要還是感測器拖了後腿。高精度的進口陀螺拿不到配額，國產的零偏誤差大，怎麼調PID引數都穩不住。”
另一個頭發花白的老專家搖了搖頭。
“不全是硬體的問題。我們上週申請換了一批進口感測器，提升很有限。核心還是飛控演算法不行，現在用的都是國外開源方案改的，人家底層邏輯封死了，根本挖不動。”
“時間也卡得死。”坐在角落的專家補充，“首長給的死線，半年內必須出原型機首飛，滿打滿算也就五個多月，再耗不起了。”
幾人你一言我一語，說來說去都是現存的困難，沒拿出什麼可行的破局辦法。趙衛國看向陸豐，開口道。
“陸豐，你說說你的想法。”
話音落下，會議室裡瞬間安靜下來。所有人的目光都落在陸豐身上，有期待，也有明顯的質疑。尤其是那個頭髮花白的老專家，皺了皺眉，顯然覺得讓一個在校學生主導這種級別的軍工專案，太過兒戲。
陸豐沒在意這些目光，拿起桌上的飛控參數列掃了兩眼，開口道。
“先說懸停不穩的問題。你們現在用的姿態解算，是不是互補濾波？”
張總工愣了一下，隨即點頭。
“是，業內民用飛控基本都是這個方案，成熟穩定。”
“換成擴充套件卡爾曼濾波。”陸豐直接說，“互補濾波在高動態和強幹擾下誤差本來就大，陀螺的零偏誤差沒法實時修正，懸停當然穩不住。”
老專家抬了抬眼皮，語氣帶著點不以為然。
“卡爾曼濾波我們不是沒試過，矩陣運算量太大，現有的飛控板主晶片跑不起來，延遲太高反而更容易炸機。”
“那是你們沒做針對性最佳化。”陸豐語氣平淡，“把狀態向量從九維降到七維，去掉冗餘的加速度耦合項，再把浮點矩陣運算做定點化處理，用Cortex-M4核心跑，兩百赫茲的解算頻率完全沒問題。”
老專家頓了頓，沒說話，低頭在本子上快速算了兩下，皺著的眉頭慢慢舒展開。
“卡爾曼濾波的定點化誤差，會不會影響最終精度？”旁邊另一箇中年專家追問。
“控制在釐米級以內，完全滿足二十釐米的懸停指標。”陸豐回道。
張總工眼睛亮了幾分，往前探了探身子。
“那電磁干擾的問題呢？現在一碰到強電磁環境，陀螺儀資料直接飄，飛機幾秒就歪了。”
“做感測器冗餘和實時故障檢測。”陸豐說，“加一套低成本的MEMS加速度計做備份，兩套資料實時比對，偏差超過閾值就自動調整融合權重，同時用氣壓計和GPS資料做姿態修正。不用換主硬體，加個小模組就行。”
會議室裡響起一陣低聲討論，幾個專家湊在一起，快速核算方案的可行性。過了半分鐘，張總工又開口問。
“那自主避障呢？現在用的單超聲波方案，探測距離短，精度也差，碰到樹枝、電線這類細障礙物根本測不出來，樹林裡完全沒法用。”
“超聲波加紅外融合，再加個單目視覺輔助。”陸豐說，“不用搞複雜的影象識別，就做邊緣檢測和簡單深度估算，專門識別障礙物輪廓，現有飛控的附加晶片就能跑。”
“視覺方案我們之前評估過，全幀處理算力不夠，延遲太高，等識別出來都撞上去了。”一個年輕點的工程師說。
“不用全幀處理。”陸豐回道，“只提取畫面中間三分之一的有效區域做運算，幀率降到十幀每秒，足夠應對低速飛行的避障需求。演算法別套現成的開源庫，自己寫底層邏輯，能省很多算力。”
這下，剛才一直質疑的老專家也緩緩點了點頭。
“這個思路確實可行。之前我們總想一步到位搞全畫面識別，反而鑽了牛角尖。”
張總工拿起筆，在本子上快速記著要點，抬頭看向陸豐。
“陸豐，要是讓你牽頭做這套飛控演算法，多久能出第一版可上機測試的程式？”
陸豐略一思索，開口道。
“三個月。第一版能實現基礎的穩定懸停和避障，後續再迭代最佳化抗干擾和其他附加功能。”
“三個月？”張總工有些意外，“之前合作的院所那邊說，光調穩飛控最少得半年。”
“他們要兼顧太多冗餘功能，我只抓核心指標。”陸豐說，“先把最關鍵的飛穩、避障做出來，其他功能後面再加，趕節點優先。”
趙衛國看向張總工，兩人對視一眼，都從對方眼裡看到了認可。張總工直接拍了板。
“行。那飛控演算法這塊，就由陸豐來牽頭。所裡給你配兩個有經驗的工程師當助手，專用實驗室和測試裝置隨時能用。學校那邊的協調工作，趙主任你來負責。”
會議散場，眾人夾著資料陸續走出會議室。
張總工和趙衛國一左一右陪著陸豐，往辦公樓西側走。
“繪圖室就在前面拐角，單獨一間，平時沒人用，安靜。”張總工手裡攥著門卡和鑰匙，腳步很快.
“裡面配了桌上型電腦，裝了CAD和Matlab，列印紙、座標紙都備齊了，不夠你直接跟後勤說。”
“兩個助手明天上午八點到，都是所裡飛控組的骨幹，你直接派活就行。”趙衛國補充道。
陸豐點點頭。
“行。”
兩人又叮囑了兩句注意休息，才轉身往辦公樓走。
陸豐刷開門卡，反手帶上了門。
房間不大，靠窗擺著一張寬大的實木繪圖桌，桌上放著一臺液晶顯示器的桌上型電腦，旁邊摞著幾沓空白圖紙。
牆角立著檔案櫃，牆邊靠了兩把摺疊椅，整體乾淨整潔，確實沒人常來。
陸豐把懷裡的資料往桌上一放，拉過椅子坐下，閉眼凝神，意識沉入科研空間。
空間裡還是熟悉的長廳，長桌旁散坐著幾個人。
牛頓低頭對著草稿紙演算，指尖的鉛筆走得飛快；特斯拉蹲在桌邊擺弄一個銅線圈模型，時不時擰一下上面的螺絲；還有兩人坐在遠處翻書，聽見動靜都抬了頭。
陸豐走過去敲了敲桌面，“各位，來活了。”
特斯拉最先直起身，把線圈往邊上一推，眼睛亮了不少。
“可算有新專案了，上次頭盔那點活不夠塞牙縫的，閒得我都快把線圈繞出花了。”
牛頓放下鉛筆，推了推眼鏡。
“什麼方向？”
“小型察打一體無人機，核心解決飛控系統的問題。”陸豐拉過椅子坐下，把手裡的參數列、硬體清單和問題說明往桌上一攤。
“現有方案懸停精度不達標，抗電磁干擾能力差，自主避障也有短板。
給的時間緊，三個月要出第一版能上機測試的程式。”
特斯拉伸手扯過參數列，目光快速掃過。
“作戰半徑十公里，滯空兩小時，三級風下懸停誤差不超二十釐米。要求不算離譜，就是硬體底子太差了。”
“高精度進口陀螺拿不到配額，只能用國產MEMS器件，零偏誤差大。”陸豐指尖點了點硬體清單。
“還有野外電磁環境複雜，一碰到強幹擾，陀螺資料直接飄，飛機幾秒就歪。”
牛頓拿起那份現有飛控方案翻了兩頁，眉頭微蹙。
“用互補濾波做姿態解算，穩不住是正常的。高動態和強幹擾下誤差累積太快，天生精度上限就不夠。”
“會上我提了換成擴充套件卡爾曼濾波，他們擔心運算量太大，現有飛控板跑不起來，延遲高了反而容易炸機。”陸豐說。
“卡爾曼濾波的矩陣運算確實吃算力，但遠沒到跑不動的地步。”牛頓指尖在紙上輕輕點了兩下。
“狀態向量從九維降到七維，去掉冗餘的加速度耦合項，再把浮點運算做定點化處理，Cortex-M4核心完全扛得住。”
“這點我同意。”特斯拉接過話頭，把參數列放回桌上。
“真正麻煩的是感測器冗餘。單靠一套陀螺，一遇干擾直接癱瘓，加備份感測器的話，資料融合權重怎麼調，故障檢測閾值怎麼定，這些都得細摳。”
坐在側邊的法拉第合上手裡的書，往前湊了湊。
“避障那邊怎麼說？單超聲波肯定不行，樹枝、電線這類細障礙物根本測不出來，樹林裡直接瞎。”
“初步方案是超聲波加紅外融合，再補個單目視覺輔助。”陸豐說。
“不用全幀影象處理，只提取中間三分之一區域做邊緣檢測和簡單深度估算，算力能省一大半。”
特斯拉嗤了一聲，“所裡那幫人就是死腦筋，總想著一步到位上全畫面識別，也不看看飛控板那點算力夠不夠。”
“時間緊，先保核心指標。”陸豐語氣平淡。
“飛穩、抗干擾、基礎避障，這三點先落地，其他功能後面慢慢迭代。”
牛頓拿起鉛筆，在草稿紙上畫了個簡化的狀態向量矩陣。
“降維之後，協方差矩陣的維度也跟著降，運算量能減三分之一。
定點化處理要注意截斷誤差，控制不好反而影響精度。”
“截斷誤差我算過，控制在毫米級，不影響二十釐米的懸停指標。”陸豐說。
“那就沒問題。”牛頓點點頭，鉛筆在紙上快速落下，開始推導核心公式。
特斯拉隨手扯過一張白紙，畫起感測器架構圖。
“兩套MEMS加速度計加陀螺，實時交叉比對，偏差超閾值就自動調融合權重，再用氣壓計和GPS做姿態修正。
硬體上不用大改，加個小模組就行，佈線我都能給你畫出來。”
“飛控板主晶片是STM32F407，一百六十八兆主頻，記憶體也不大，所有演算法都得按這個規格來。”陸豐補充了一句。
“STM32F407啊。”特斯拉筆下沒停，隨口報出引數。
“浮點單元還行，定點化之後跑兩百赫茲解算頻率綽綽有餘。
就是SRAM小了點，程式碼得寫緊湊點，別堆沒用的冗餘功能。”
“本來也沒打算堆功能。”陸豐說。
“先把最核心的跑通再說。”
幾人圍著桌子討論了十幾分鍾，把幾個核心難點的解決路徑都順了一遍。
原本懸而未決的問題，在幾個人嘴裡拆解開，很快就有了清晰的脈絡。
陸豐看差不多了，開口分配任務。
“艾薩克，擴充套件卡爾曼濾波的數學模型和定點化最佳化方案你來負責。
狀態向量就按剛才說的七維來，重點保證姿態解算的精度和實時性，解算頻率最低兩百赫茲。”
牛頓頭也沒抬，鉛筆還在紙上走。
“沒問題。明天下午給你第一版完整推導結果，附帶誤差分析。”
“尼古拉，感測器冗餘架構和故障檢測邏輯歸你。”陸豐轉向特斯拉。
“兩套感測器的資料融合權重，還有電磁干擾下的姿態修正演算法，結合氣壓計和GPS資料做輔助，把抗干擾能力提上去。硬體介面邏輯也順便順一遍，省得後面適配出問題。”
“包在我身上。”特斯拉打了個響指，筆下的架構圖已經畫了大半。
“明天上午就能給你方案，連暫存器配置建議都給你寫好。”
“視覺避障的基礎框架我自己先搭。”陸豐說。
“邊緣檢測和深度估算的演算法，你們有空幫著把把關，核心要求就是精簡，絕對不能太吃算力。”
“小事。”法拉第擺了擺手。
“你把框架搭出來，我幫你最佳化運算邏輯，保證在你說的算力範圍內跑通。”
陸豐點點頭，又補充了幾句細節。
“還有，所有程式碼都按C語言標準來，別搞太偏門的寫法，所裡的工程師要能看懂、能維護。”
“知道，不給你添麻煩。”特斯拉笑了聲。
“進度方面，三天內拿出完整的系統架構，一週出第一版可編譯的核心程式碼。”陸豐掃了眼眾人，“有問題隨時提。”
“不用三天。”牛頓停下筆，拿起寫滿公式的紙吹了吹。
“明天下午濾波模型肯定能給你，剩下的程式碼框架你自己搭就行，都是成熟的東西。”
“行。”陸豐站起身。
“那先這樣，我出去把現有資料整理一遍，搭個基礎程式碼框架，明天你們把方案傳過來。”