楊麗英：將求實創新帶到云端

王 芳 干思思

天陰著，云層低而厚重，不遠處山嵐四起。云霧繚繞的背景中，一只紅色的“云雀”嗡嗡飛升。海拔6000米，廓瓊崗日冰川區，在令人望而生畏的高海拔、低壓、缺氧及翻臉無情的多變氣候中，飛行機器人“云雀”完成了冰面溫度熱紅外影像監測、冰川三維地形勘測與建模、高空大氣溫濕壓與黑碳通量垂直廓線監測工作，成為我國首款可適應極高海拔環境的科考機器人。

這意味著，艱苦的高原科考工作，飛行機器人終于可以助其一臂之力，青藏科考終于從以肉身搏自然，往無人化、立體化、網絡化又推進了一步。盡管站在寒冷的冰川上良久，但楊麗英帶領的機器人化科考隊員們心中無比激動，他們對未來極端環境下的科考和飛行機器人在各行各業的應用生出了無盡暢想……

科研觀

2011年，楊麗英從中國科學院沈陽自動化研究所模式識別與智能系統專業畢業，獲工學博士學位。同年，她任職于沈陽自動化研究所，迄今已過十載春秋。這十年，是無人機產業從萌芽探索到蓬勃發展的十年。從2015年國務院《中國制造2025》發展規劃提出“推進干支線飛機、直升機、無人機和通用飛機產業化”的發展戰略，到2017年《關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》提出“發展消費類和商用類無人機”的政策，顯示了我國政府將無人機產業作為重點支持產業，堅定開拓無人機市場的決心。從被譽為“會飛的照相機”的航拍無人機到在農業、測繪、警用、電力等行業廣泛應用的工業級無人機，無人機也正用自己獨特的魅力和廣闊的應用前景創造歷史。踏浪而行，楊麗英在這一行業耕耘出亮眼的成果。

楊麗英

沈陽自動化研究所的科研人員都有一個“實干”的共性。早年，無人機技術發展有限，科研人員對理論研究較多，楊麗英在碩博期間主要研究無人機自主性和智能性提升的相關理論。后來，無人機技術越來越成熟，將理論與實踐相結合，從實際需求出發，對技術和理論進行創新提升，成為大家的共識。“云鸮100”和“云雀”兩架無人機就是楊麗英作為主導技術負責人對實事求是科研觀的踐行。研發過程中的遺憾和教訓，更成為她和伙伴們對質量進行嚴格管控的動力。

詩意“云雀”

自主行為是指在未知、動態、非機構環境下，在盡量少的人為干預的情況下，以優化方式完成使命的能力。“起初，無人機的應用簡單且初級，主要進行圖像和視頻的采集。當時，應用環境簡單，一般為空曠的環境，無任何障礙物。但是隨著行業和技術系統的進步，對無人機應用提出了更高要求。比如它在執行任務時的可靠性、智能性和環境適應性等。”在楊麗英看來，無人機只有體現出它能夠代替或輔助人類完成困難任務的能力，才算真正實現自身價值。關于高原輔助值守機器人的研究，也正是以此為出發點。

神秘的青藏高原蘊含著豐富的生態、水域和動植物等資源，是理想的科研圣地。在這里，板塊碰撞、山巒隆起，河流與冰川、季風、氣候變化相互影響，吸引著來自地質學、氣象學、地球物理學、生物學等領域的科學家。幫助科學家更高效地開展科考工作，減少人員傷亡，是“云雀”飛行機器人的使命。

然而，當無人機在稀薄的空氣中飛行時，旋翼轉速增加，電流增大，續航時間會相應減少；風速超過4級，將影響到飛行的穩定性；變化多端的地形則給路徑規劃帶來挑戰……種種技術難點擺在眼前，楊麗英帶領小組成員走上辛苦的技術攻堅之路。最終，他們攻克了“稀薄大氣中的高效升力系統設計”“高原強風干擾下的自主控制”等技術瓶頸，使“云雀”實現了空氣稀薄、強風擾等極端環境下的自主起降、定點/航跡飛行、仿地飛行、動靜態障礙物避碰等自主功能。“云雀”具備了“攜帶5公斤科考載荷、抵御7級大風，在海拔6000米的高度飛行近30分鐘”的綜合能力。

楊麗英曾先后4次帶著“云雀”前往青藏高原協助科考隊完成任務。小小“云雀”增穩懸停在災后的雅魯藏布江大峽谷色東普溝上方，進行圖像實時采集與環境監控任務；在海拔4370米的雪域圣湖納木錯，它完成了深部水體樣品自動化采集和湖水溫度垂直剖面實時監測工作；在金色魂山阿尼瑪卿，在維格勒當雄冰川，在廓瓊崗日冰川……“云雀”用實力證明，它的自主作業能力已經可以覆蓋青藏高原所有野外科考站和絕大部分冰川區。

從嫦娥偷食長生藥飛上月宮，到敦煌壁畫上暢游于天地間的婀娜“飛天”；從黃帝乘龍升天，到洛神駕六龍云車返回仙界；從墨子、魯班為木鳶，到諸葛亮制作孔明燈……關于飛行這一夢想，古人已經創造出太多奇幻的實現方式，而“云雀”既繼承了古典浪漫，又在雪域秘境書寫出了自己的詩意。

多面“云鸮”

與輕盈詩意、專門針對高原科考研發出來的“云雀”不同，“云鸮100”是一架在各行各業應用非常廣泛的無人直升機，載重可達30公斤，續航2小時。這是楊麗英所在團隊第一款全自主研發的無人機，她表示：“在‘云鸮100’無人機的研發過程中，從采購配件到裝配生產，再到最后的實驗，我們實現了完整的質量管控。”

之所以這樣強調，是因為剛開始工作的幾年里，楊麗英曾經歷過兩次驚心動魄的百公斤級無人機墜毀事件。“有一次，無人機在野外測試飛行中由于飛機本體振動較大引起零件松動、線路中斷，導致信號傳輸受阻。無人機在空中突然失控了！但是我當時心里想的是，千萬飛回來，不要飛太遠，因為不知道它會不會掉落在未知的地方，對別人造成二次傷害。”后來那架無人機掉落在楊麗英50米開外的地方，那種揪心和驚懼令她久久不能忘懷。

“其實原因在于，我們一開始經驗不足，人手也相對缺乏。一個10人左右的團隊要負責包括無人機的機體自主設計、飛控系統的研發、系統集成、外場測試及應用一整套流程。這么大體量的任務，為了追趕進度，就會出現做得不嚴謹和不細致的地方。”但是經歷了兩次這樣的墜機損毀事件后，組內成員開始意識到質量管控的重要性。熬了那么多日日夜夜做出來的“大家伙”，說毀就毀了，這樣的事情，楊麗英再也不想發生在自己的項目組中，而這些心思也都體現在了“云鸮100”的研發過程中。

“‘云鸮100’攻克了長續航、強抗風、高可靠本體設計，復雜氣流中的自主穩定飛行控制，動態環境中自主軌跡規劃與跟蹤，多機編隊飛行，以及雙機自主避碰等多項關鍵技術，解決了動態平臺自主起降，高海拔環境、低溫環境自適應飛行等難點問題。”并且，它在國內率先開展了災難救援、電力巡檢與架設、精準農業等行業應用。在蘆山4·20地震救援現場，它為人員救助提供了信息保障；在大連新港輸油管線爆炸后的現場，它完成了國內無人機首次溢油監測工作；在電力應用領域，它實現了無人機巡線和電力架設，創造經濟效益超過3億元；在農業應用方面，它創新采用了一種超低空超微量施藥方式，大大提高了農藥效用，在全國各地建立了130多平方千米示范應用基地……

做項目，解新題，楊麗英與組內成員一直致力于無人機的智能化提升。“我們還想做更有技術含量的工作，比如讓‘云鸮100’無人機實現‘子母型’系統集成，在空中釋放和回收小型多旋翼無人機；給‘云雀’無人機裝上手臂在高原進行冰川樣本采集，我們還有很長的路要走，我們不怕吃苦。”