他做了极限生存版无人机，无GPS环境实现精准巡检，拿下国能集团、长江电力等客户

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时间 2022-07-28 21:10:41 小饭桌

民用无人机市场增长迅速，龙头企业大疆占据多数市场份额，已成红海。技术门槛更高的无GPS环境下全自主飞行无人机还多停留在实验室阶段，而采矿业、水利水电、火电、国家电网等应用场景对于全自主飞行无人机产品的需求已经成为刚需，千亿市场蓄势待发，给了初创企业更多空间。

随着卫星定位系统的成熟、电子与无线电控制技术的改进、多旋翼无人机结构等技术的发展，以及市场需求增长与国家政策的大力支持，中国民用无人机取得了高速发展，孕育了一个新的千亿级市场。

数据显示，我国民用无人机市场规模由2017年的79亿元增至2020年的361亿元，年均复合增长率为65.9%，Drone Industry Insights预测， 2025年全球无人机市场规模将达到428亿美元。

无人机，最常用的场景是在户外。大多采用GPS或北斗导航系统进行定位，以完成相关巡航任务。然而对于一些特殊场景，如采矿业、电力输电管路的地下巡检工作、水利水电工程、室内应急应用等，在无GPS或GPS信号受到干扰的情况下，包括无人机在内的各种机器人使用十分受限。

“全自主飞行机器人是目前技术门槛较高，市场需求非常迫切，存量巨大的一个细分市场。” 杨澎选择切入的无人机细分市场是无信标全自主飞行机器人。在清华大学智能无人机工程技术中心的支持下，他带领团队于2021年创立了荷清智能，主要研发无信标全自主飞行无人机，目前其拥有自主搭建的飞行平台和稳定多源融合的算法，能为各种复杂的工业环境提供全套可靠的无人机巡检方案。

目前，荷清智能与国家能源集团、长江电力、中核集团等多家企业达成了合作。融资方面，荷清智能正在进行新一轮融资。

20年行业老兵切入无GPS无人机赛道

杨澎是北京理工大学学士，华中科技大学硕士，在民用无人机行业扎根20多年，曾获得6项科技进步奖。

在无信标全自主飞行无人机行业发展的初期，杨澎就发现了行业的痛点： 无GPS环境缺乏高效、精准的巡检、探测等解决方案。

无GPS环境场景共性在于：第一，无卫星定位信标信号；第二，空间狭小、无照明；第三，高温、高湿；第四环境复杂、危险性大、人员无法到达。

具体来说这个行业的痛点包括三个方面： 巡检方面 ，无法进行常态巡检或缺损检查，无法在需要时快速检查、快速分析并进行信息返回； 建模方面 ，针对全盲或半盲区域，需要人工手持设备进行三维建模，人无法到达的区域无有效建模手段； 应急救援方面 ，出现紧急情况的矿井或城市区域，未知领域依靠传统手段进行信息反馈，容易延误最佳救援时间。

- 四轴无信标飞行机器人在洞穴孔道中飞行作业-

在杨澎看来，全自主飞行无人机不依赖GPS等辅助定位，运用计算视觉精确匹配及重建系统多传感器融合克服恶劣环境，是解决这些场景巡检困难的最好办法。

杨澎的研发团队在全自主飞行方面具有多项显著技术优势。 在算法方面， 第一，开发了全自主稳定多源融合算法， 多源信息融合slam算法，集视觉、激光雷达与IMU信息的多源信息融合slam算法，利用贝叶斯融合方法实现局部地图融合及更新，以正交双雷达多点定高核心算法，解决在封闭狭窄的室内、巷道、隧道环境中自主导航定位，解决长廊效应；高阶大角度变化滑模自抗扰控制算法，根据时标分离法和无人机非线性动力学模型，建立对系统快变量和慢变量的串联控制结构，大幅提升无人机在复杂环境下的机动和抗扰能力；反步位置控制器算法，集合多源传感器高精度里程计，针对目标轨迹跟踪方法，完成路线的精准控制。

第二，国内首个完成工业化场景交付， SLAM算法已经实现了从实验室到工业工况试用过程；技术壁垒已经构，是国内首个完成无信标场景工业交付的公司，领先业内1到2年；自由适配不同飞行场景的全自主飞行平台迅速匹配不同客户要求。

第三，计算视觉、激光雷达与鲁棒控制的深度融合， 全状态反馈控制运动模型预测及执行能力、定位与导航的联合优化多模态平滑切换及飞行控制；特定场景slam优化，异构传感器适配及优化；运动预测与联合估计；刷新率从30Hz提高到100Hz；延迟从50ms降低到10ms。

荷清智能依靠这些核心的技术，生产出多样化无信标全自动飞行无人机产品适用于非常多不同的无GPS场景，包括巷道、单体空间和工厂厂房，大型物流仓库、雨林等多样化场景。

杨澎介绍，“无信标全自主飞行机器人的技术体系是非常的前沿，而且难度非常的大，所以很多都只能在实验室里进行研究类的演示验证。”目前，荷清智能是国内比较少的能够以产品化的解决方案向用户直接提供全自主飞行机器人的公司。

- 四轴无信标智能无人机 -

目前，荷清智能拥有四轴飞行平台、三轴六桨飞行平台、共轴双桨飞行平台三款产品。杨澎介绍，“团队已经固定了7.5KG、2.5Kg、790g这几个大小和重量的飞行平台，可以基于这个平台批量生产无人机，如果客户需要根据环境做调试，团队后续在算法上做出适配优化即可。”

- 三轴无信标智能无人机 -

发力采矿业、电力等场景巡检

打入千亿市场

杨澎提到，户外无人机是目前最常用也是竞争最激烈的领域，其对于卫星定位系统的强依赖性导致了使用场景的局限性。比较典型的是矿业场景、电力地下管廊等，由于该类环境复杂，人员巡检有较高危险性并且效率较低，无人机是代替人力的最佳工具。然而地下环境无卫星信标信号，在未知的全盲区域里，普通户外无人机无法实现有效建模，一些高危隐患难以被发现并返回；同时，复杂的地下场景对无人机操作人员来说也是巨大的挑战，稍有不慎就会坠机。

火电厂同样呼唤着无信标无人机来代替人力完成高危且低效的锅炉巡检工作。荷清智能创始人杨澎认为，“锅炉巡检这一空间用别的机器人很难参与，这是天生适合飞行器巡检的一个环境。”

正如自动驾驶技术，无信标全自主无人机是一种完全自动化、由计算机高度集中控制的飞行器技术，对于无人机使用场景拓展、解决无GPS环境未知区域巡检勘探等问题有着重要意义。

杨澎提到，仅统计采矿业、电力等应用场景，预估无信标市场规模约有千亿。

对于荷清智能未来的战略，杨澎表示：一是聚焦无信标场景发展，全自主飞行无人机；二是自有共轴机型逐步替代多轴行业应用；三是切分军用，民用市场，国内国外逐渐推进。

团队方面，荷清智能共有20余人，超5成为研发人员。创始人杨澎拥有20年无人民用无人机研发经验；总工程师为清华大学精密仪器博士，手握4项发明专利；产品总监拥有10年无人机行业经验，高级研发工程师在无人机结构制造领域拥有20年经验；销售团队则拥有在华为、威速科技、神东煤炭集团等多家知名企业任高管的经历，团队核心人员皆拥有超10年以上行业经验。

目前，荷清智能计划融资2000万，占10%的股权。杨澎表示，完成融资后资金将主要用于产品的进一步研发，并且未来半年内将把全自主飞行产品投入市场，更好地服务于国内相关客户，同时团队也瞄准了国外市场，会尽快将相关产品出口到更多的国家。

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