第四届高分无人飞行器智能感知技术竞赛（以下简称“竞赛”）在高分辨率对地观测系统重大专项管理办公室指导下，由上海交通大学、西北工业大学、中国电子学会主办，上海交通大学电子信息与电气工程学院、西北工业大学电子信息学院、上海交通大学学生创新中心、中国电子学会智能无人系统分会、智能空天电子系统技术工信部重点实验室、上海西虹桥导航产业发展有限公司等单位联合承办。根据高分学术年会工作安排，竞赛遵循“创新、合作、开放、开源”的指导思想，致力于推动基于无人平台的高分北斗智能感知技术与创新应用的发展。竞赛由线上仿真赛和现场赛两部分组成，其中，线上仿真赛于2020年9月初完成，线下赛于2020年11月13日落下帷幕。现将有关情况报告如下：

一、竞赛整体情况

（一）强化竞赛顶层设计

    竞赛在策划、组织和实施过程中，得到了高分办、中科院电子所、高分学术年会组委会、上海交通大学、西北工业大学等各级领导的高度重视，多次围绕竞赛思路、竞赛内容、组织方案等内容给与指导建议；加强竞赛宣传力度，新制竞赛宣传片，策划竞赛启动仪式，邀请龚惠兴院士、杨小牛院士为竞赛背书宣传；进一步调动主办单位积极性，线上仿真赛环节新增西部赛区，由西北工业大学全面负责组织实施工作，一定程度上扩大了竞赛影响力，提升了参赛队伍的多样性；发挥竞赛技术指导专家委员会智囊作用，在任务设计、技术评价方面给与支持与保障。

图：启动仪式

    竞赛组委会由上海交通大学郁文贤教授任组委会秘书长，负责竞赛总体工作，组委会下设平台开发组、宣传策划组、赛队招募组、综合保障组，分工明晰又协同合作。

    受新冠肺炎疫情影响，春节后组委会及时调整工作方向，加大对于线上仿真赛投入，针对东西部赛区重新订制了两款高逼真度竞赛场景，升级后的平台支持最新版本的虚幻渲染引擎，场景渲染效果更加逼真，力求凸显竞赛技术的前沿性：进一步简化竞赛任务，将内容聚焦于极速钻圈，但圆圈生成的随机范围更大，部分圈还带有左右不定的旋转角度，加之周边有柱子作为障碍物，与上届相比，尽管删减了无人机扫码环节，但竞赛场景具有更高的技术难度和观赏性。

图：线上赛场景（东部赛区）

图：线上赛场景（西部赛区）

    线下赛场景则去掉了扫码环节，同时削减了圆圈数量，旨在轻小型无人机可实现更快捷的自主飞行；在道具摆放方面，从密集钻圈到较长距离轨迹规划避障，技术难度从简到难实现平滑过渡：前三圈间隔较小，搜索难而钻圈易，后三圈远距离摆放，其中5、6号圈有旋转角度并有障碍阻隔，使得搜索与钻圈动作难度极高。

图：线下赛场景

（三）基本达成竞赛预期效果

    本届竞赛共收到来自北京航天航空大学、大连理工大学、武汉大学、国防科技大学、南昌大学、上海西虹桥导航技术有限公司等20家单位、27支队伍参赛的参赛申请。参赛数量较去年有所下降（去年35支队伍），主要原因由于疫情导致部分高校取消返校、课程冲突等原因，影响了赛队报名结果。

    赛队经过近两个月的代码编写、测试、优化调整，最终共有11支队伍提交代码。其中，东赛区参赛队伍最佳用时132秒，来自上海交通大学；西赛区参赛队伍最佳用时249秒，来自武汉大学。由于场景任务不同，所以与往年相比，用时成绩无可比性，但考虑到本届场景难度大大提升，且今年涌现了不少新的解决方案和新的技术，比如上海交通大学队伍采用的S形避障、武汉大学采用的测向钻圈技术等，已达到通过线上赛筛选出潜力队伍的初衷。

    线上仿真赛获奖情况：

东赛区：

（一等奖）上海交通大学   AcceleRacer队

（二等奖）南京邮电大学   自由翱翔队

（二等奖）上海交通大学   战锤队

（三等奖）上海交通大学   锤子修理师队

（三等奖）华东理工大学   华理一队

（三等奖）华东理工大学   华理二队

西赛区：

（一等奖）武汉大学       迅隼队

（二等奖）武汉大学       雕鸮队

线上仿真赛晋级团队中，由于武汉大学、华东理工大学重新进行了人手整合，最终形成6支队伍参加线下赛。各赛队于竞赛前10天到达现场，开展了紧张的调试试飞工作。最终获胜团队如下：

（第一名）锤子修理师队，本体采用现有DJI平台，自研地面站，采用图传传回实时图像，对图像进行椭圆检测，使用模糊控制对无人机进行控制。最终用时1分26秒穿越全部圆环。

（第二名）战锤队，本体采用自主设计四旋翼无人机。采用pixhawk飞控，realsense T265相机以及lidar lite做状态感知。利用yolo结合深度图检测目标位姿。利用最优控制规划无人机轨迹，实现高速高精度轨迹追踪。最终穿越5个圆环。

（第三名）迅隼+雕鸮队。本体采用自主设计的四旋翼无人机。使用Durandal飞控、RealSense D435相机和PX4FLOW进行位姿估算。采用yolo神经网络框架进行目标的识别，利用有限状态机的方式进行路径选择，实现智能化的环境感知与路径选择。最终成功穿越1个圆环。

图：一等奖锤子修理师队

图：无人机穿越圆圈

二、存在问题分析

    1.受疫情影响，今年竞赛的整体进度延期两个月。由于没有足够时间完成数据的采集与测试工作，导致在年初方案中计划新增的数据集比测内容被取消，一定程度上影响了赛队招募的数量；仿真赛与线下赛时间间隔较近，导致部分赛队调试时间不足，对最终成绩产生不利影响；此外，叠加进博会、散发疫情影响，竞赛整体宣传工作未能全面开展。

    2.线上仿真赛调试评估方面，目前的仿真平台在自动评分与自动录像方面还存在问题，需要大量人手值班方便参赛队伍远程调试，效率比较低下，后续仍需要对竞赛仿真平台进一步改进。

    3.线下赛对于机器平台硬件功能依赖度高，而参赛队伍多采用DIY无人机平台，实际比赛过程中故障率偏高，后续组委会需进一步探讨统一平台的可行性。

三、下届工作计划

    1.持续完善仿真平台内容：一是丰富场景内容，增加任务的多样性；二是对仿真平台进行分布式架构改造，满足多个队伍同时在线参赛的功能；三是完善平台的自动评分、录像系统。

    2.进一步降低竞赛参与门槛，引入数据集比测环节，丰富竞赛内容。

    3.固化线下赛场地，选址位于上海市松江区，场地长宽约50m*25m，除满足竞赛需求外，日常可接待无人机飞行爱好者开展比测活动。

    4.第五届竞赛日程规划：

• 2021年1月上旬拟定年度竞赛方案；
• 2021年1月底完成竞赛场地选址与硬装；
• 2021年1月中旬-6月底，宣传和赛队招募；
• 2021年4月初，发布数据集和仿真赛场景；
• 2021年5月初，发布线下赛场景；
• 2021年6月底，初赛；
• 2021年8月底，决赛。