让无人机学会“思考”，北交大教授有一套！

三尺讲台，传道授业

科研一线，矢志攻坚

以学识启智，以科研报国

从实验室到铁道线

从技术突破到人才培养

他始终坚守初心，步履不停

近日，《中国科学报》头条报道

北京交通大学

先进轨道交通自主运行

全国重点实验室教授秦勇

用“智慧天眼”破解高铁巡检难题的故事

和交交通通一起来看！

“数据正常，定位稳定！”

不久前，在京沪高铁济南段，北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室团队成员、博士生孟凡腾点击启动指令后，一架无人机伴着低沉的轰鸣声缓缓升空，沿着预设航线平稳飞行，实时捕捉铁路桥梁、接触网等关键设施的每一处细微变化。

“这是我们正在测试的新一代智能巡检无人机，这次主要测试的是无人机在未知环境中自主规划航线、灵活避障的‘思考’与‘执行’能力。”团队负责人、北京交通大学教授秦勇指着远处的无人机介绍说。

这套由北京交通大学先进轨道交通自主运行全国重点实验室联合京沪高铁公司研制的轨道交通基础设施自主无人机智能巡检技术，是国内首套基于北斗+5G的高速铁路全自动无人机智能巡检专用系统。该系统自2019年启动研发，现已成功应用于工务、供电、电务、环境等高速铁路基础设施全专业的多个实际场景巡检。

当“全时域”巡检照进现实

步入线路指挥中心，电子屏幕上清晰传回无人机巡检的实时画面，高架桥梁的缝隙、接触网的支架，每一处细节都一览无余。

“这就是刚才在工地看到的无人机传回的画面，它不光能‘看’，还能‘思考’。”秦勇指着屏幕介绍。屏幕下方，桥墩隐患、隧道口异常等识别结果实时跳动，并发出预警提示。

长期以来，高铁基础设施巡检依赖人工与轨检车，存在劳动强度大、覆盖盲区多、环境受限等诸多难题。“过去巡检范围大多集中在线路两条钢轨附近，桥梁底部、桥墩、隧道口、接触网上部及周边环境等复杂区域一直是巡检的‘盲区’，而这些地方恰恰是安全隐患的高发地带；同时，巡检只能在夜间天窗时间进行，或占用宝贵的列车开行时间，存在诸多限制因素。”秦勇说。

如何才能找到一种更高效、更全面的巡检方式？长期关注轨道安全的秦勇，一直希望能够破解这一行业痛点。

转机出现在2016年。当时，无人机技术开始在电力保障、森林火灾监测等领域崭露头角，展现出强大的灵活度与覆盖面优势。这一变化被秦勇敏锐捕捉，他立刻意识到，这正是破解高铁巡检难题的“金钥匙”，一个大胆而具有前瞻性的研发思路在心中悄然成形。

在国家自然科学基金及重点研发计划支持下，该项目从启动、规划到研发，最终一步步走向成熟，并在京沪高铁济南段率先落地应用。

该技术投用以来，进一步提升了巡检质量、扩大了覆盖面。据济南段工作人员介绍，以往巡检往往动用大量人力、物力，如今3台无人机30分钟就能完成全覆盖巡航，人力成本大幅降低。

从“实验室”到“应用场”

“铁路巡检对无人机的要求，远比普通场景严苛得多。”秦勇表示，高铁沿线环境复杂多变，从平原到桥梁、隧道，从晴空万里到雨雪阴霾，无人机不仅要保证飞行安全，还要适应强干扰、高动态的极端环境，这也是市场上传统无人机装备难以满足铁路巡检需求的关键所在。

接受采访时，秦勇展示了一块绿色的电路板，这是团队自主研发的飞控核心，堪称无人机的“心脏”。

巴掌大小的板面上，密密麻麻的元器件排列紧凑整齐。“别看它个头小，里面装满了‘硬科技’，导航、避障、数据分析样样精通。”秦勇介绍说，这套搭载了智能巡检系统的无人机，不仅有灵活的“翅膀”和高清的“眼睛”，还拥有聪明的地面智能分析“大脑”和机载边缘计算“小脑”。

“我们主要的工作就是让‘大小脑’融合，实现更高级的导航、规划和决策功能。”秦勇解释说，通过对传感器数据、通信协议的高度集成处理，可实现“巡、识、报、处”一体化管控，完成超时长自主飞行。

顺利、可靠的自主飞行背后，是无数次“失败”后的推倒重来和持续打磨。300多次飞行试验、3060分钟飞行时长，见证了这套智能巡检技术的成长和蜕变。

“就像盖房子一样，我们从打地基开始，一步步搭建框架、完善细节，再到‘精装修’。”秦勇说。

靠着不断“加持”，团队逐步丰富和完善了近20项核心技术功能，实现了从底层硬件设计、系统架构到上层算法的全链条自主可控，成功研制出国内外首次实现“大小脑”协同的轨道交通无人机巡检垂域大模型——“天路一号”，最终让技术从“实验室”走进了高铁巡检的“应用场”。

科研要解决行业“真需求”

“科研的最终目的，不是发表多少篇论文，而是服务行业、解决实际问题。”这是秦勇常挂在嘴边的一句话，也是他带领团队前行的核心理念。

“秦老师经常跟我们说，做科研一定要围绕国家和行业的真需求，不能只盯着论文，要把研究的技术成果落到现场。”孟凡腾告诉《中国科学报》记者。

团队成员杨政智是慕名而来，跟随秦勇做博士后研究的。他主要看中了秦勇团队有很多“接地气、能落地”的应用场景和成功案例，能让理论知识真正学以致用。

无论做科研还是育人，秦勇都有一套自己的理念。在他看来，任何研究都要从凝练科学问题入手，开展深层研究，最后到现场去验证。“不管是写文章、写代码，都必须经得起现场的检验，不能闭门造车、编造数据，那样的研究没有任何意义，只能算‘灌水’。”

对轨道产业而言，低空领域正成为创新发展的“新维度”。面对日益激烈的竞争，秦勇对于团队的未来有着清晰的规划。“我们要瞄准未来发展方向，将人工智能、机器人、无人机、先进传感设备等前沿技术与高铁这一优势产业深度融合，开展针对性研究，让中国高铁这张国家名片在国际竞争中始终立于不败之地。”

下一步，他将带领团队聚焦提升无人机环境适应性，破解极端天气、复杂地形下的巡检难题，从优化系统性能、拓展应用场景、推动技术融合三方面，推动无人机巡检技术迭代升级，将技术延伸到高原铁路、高寒铁路、城市轨道交通等更多场景。

目前，该团队已接到青藏铁路3000米以上海拔区域无人机智能巡检技术攻关任务，并于近期完成飞控系统针对青藏高原等高海拔山区复杂地形的适应性调试工作。“又有一场硬仗要打。”秦勇说。

本文来源：北京交通大学 ； 版权归原作者所有，转载目的在于传递更多信息，传播相关技术知识；若侵犯了您的合法权益，请及时系我们，我们将根据著作权人的要求，及时更正、删除或协商许可使用事宜，谢谢

中小学无人机课程代理咨询

张老师

彭老师

刘老师

王老师

全国服务热线：010-62483008