在最近一次无人机竞赛中，一架自主飞行的四旋翼飞机首次超过了两名人类飞行员。这一成功是基于苏黎世大学研究人员开发的一种新算法。它可以计算时间最优轨迹，充分考虑到无人机的局限性。
无人机要想发挥效用，首先需要速度快。由于电池寿命有限，它们必须在尽可能短的时间内完成所有任务：在灾难现场搜寻幸存者、检查建筑物、运送货物等。同时无人机还可能需要通过一系列的路径点，如窗户、房间或特定的地点来进行检查，在每个航段采用最佳的轨迹和正确的加速或减速。
优于专业飞行员的算法
最优秀的人类无人机操作员在这方面做得非常好，迄今为止，在无人机竞赛中，他们的表现总是优于自动系统。如今，苏黎世大学的一个研究小组发明了一种算法，可以找到引导四旋翼飞行器(即有四个螺旋桨的无人机)通过一系列航路点，并采用最快的轨迹。“我们的无人机在实验跑道上击败了两位世界级人类飞行员的最快速度。” 苏黎世大学机器人和感知小组的负责人Davide Scaramuzza说。
该算法的新颖之处在于，它是第一个完全考虑无人机的局限性，并生成时间最优轨迹的算法。之前的工作要么依赖于四旋翼系统的简化，要么依赖于飞行路径的描述，因此它们是次优解决方案。“我们的关键思想是，算法只告诉无人机通过所有的航路点，既不给飞行路径的各个部分分配特定的航路点，也不会告诉无人机如何或何时通过航路。”论文的第一作者Philipp Foehn博士补充道。
外部摄像头提供实时位置信息
研究人员让该算法和两名人类操作员驾驶同一架四旋翼飞机通过一个赛道。他们使用外部摄像机来精确捕捉无人机的运动，如果是自动驾驶的无人机，则向算法提供无人机在任何时刻的实时位置信息。为了确保测试的公平比较，人类飞行员在比赛前有机会在赛道上进行训练。但最终还是算法赢了:它的所有圈数都比人类快，而且表现更一致。这并不奇怪，因为一旦算法找到了最佳轨迹，它就可以重复多次，不像人类飞行员会偶尔发挥不稳定。
在实现商业化应用之前，该算法需要降低计算要求，因为现在计算机计算无人机的时间最优轨迹需要一个小时。此外，目前，无人机依靠外部摄像头来计算它在任何时候的位置。在未来的工作中，科学家们希望使用机载摄像机。但是，无人驾驶飞机的飞行速度原则上是可以超过人类操作员的。Scaramuzza说:“这种算法可以在无人机包裹递送、检查、搜索和救援等方面有巨大的应用。”
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