記者 任娜 通訊員 唐羽琴

　　當(dāng)森林深處燃起星火，一場與火情的競速救援隨即展開。在西安電子科技大學(xué)實驗室中，機電工程學(xué)院研究生楊子涵在導(dǎo)師鄭元世教授的帶領(lǐng)下，正深耕無人機集群技術(shù)研究，致力于用無人機集群技術(shù)讓與火的賽跑變成一場可控的實踐，以高校科創(chuàng)力量為森林防滅火打造精準(zhǔn)可控的科技解決方案。

　　從個體到團(tuán)隊　無人機組成“空中聯(lián)盟”

　　攻讀碩士學(xué)位期間，楊子涵所在的課題組多次與西北工業(yè)大學(xué)張棟教授課題組展開交流研討。鄭元世、張棟兩位老師不同的研究側(cè)重點，讓楊子涵既掌握了多智能體協(xié)同的理論基礎(chǔ)，又接觸到了無人機集群自主決策領(lǐng)域的前沿應(yīng)用。在一次交流研討中，楊子涵所在課題組與張棟教授課題組就將集群智能應(yīng)用于森林防滅火進(jìn)行了深入探討，在那一刻，楊子涵意識到，這正是讓技術(shù)真正發(fā)揮價值的機會。“我們能不能用無人機集群技術(shù)讓森林防滅火更高效、更智能?”這個問題，成為他研究的起點。

　　傳統(tǒng)森林防火體系中，人力巡檢存在效率低、風(fēng)險高的突出困境：護(hù)林員徒步巡山，單日覆蓋范圍僅數(shù)公里;直升機投彈滅火，不僅成本高昂，機動性也受諸多限制;消防車輛在地形復(fù)雜的林區(qū)更是通行艱難。

　　“我們需要的不是單臺無人機，而是一支能夠自主協(xié)作的‘空中聯(lián)盟’。”楊子涵解釋，這相當(dāng)于給無人機裝上了一顆“集群大腦”，讓原本需要人工遙控的“個體戶”，蛻變?yōu)榭梢宰灾鳑Q策、協(xié)同作戰(zhàn)的智能團(tuán)隊。這支“空中聯(lián)盟”囊括四種功能各異的無人機：中繼機承擔(dān)通信保障重任，滅火機負(fù)責(zé)精準(zhǔn)投送物資、高效撲救火源，巡檢機實現(xiàn)全域?qū)崟r監(jiān)測，補給機提供穩(wěn)定能源補給。各類型無人機各司其職、緊密配合，構(gòu)建起從火情發(fā)現(xiàn)、智能決策，到精準(zhǔn)撲救、災(zāi)后復(fù)檢的完整處置閉環(huán)。

　　從“小時級”到“秒級”　破解“動態(tài)火場”難題

　　我國森林覆蓋率達(dá)25.09%，森林火災(zāi)突發(fā)性強、蔓延快，同時，森林防火還存在“動態(tài)火場”的難題：火勢蔓延快，環(huán)境變化急，而集群響應(yīng)總有延遲。傳統(tǒng)方式依賴人工決策，從發(fā)現(xiàn)險情到部署行動，往往需要數(shù)小時。等滅火力量抵達(dá)時，小火苗已成燎原之勢。因此，當(dāng)前森林防火領(lǐng)域急需能真正落地的集群協(xié)同智能技術(shù)，在滅火延遲和火場動態(tài)變化之間找到平衡。針對這一痛點，楊子涵所在課題組將無人機集群技術(shù)應(yīng)用于滅火閉環(huán)中最關(guān)鍵的協(xié)同滅火環(huán)節(jié)。他們一方面通過“動態(tài)聯(lián)盟”策略為無人機分派最合適的任務(wù);另一方面采用“混合軌跡規(guī)劃”算法實時規(guī)劃最優(yōu)路徑，使整個機群能根據(jù)火勢動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)精準(zhǔn)、高效的協(xié)同撲救。

　　在半實物仿真平臺的測試中，他們研發(fā)的系統(tǒng)將響應(yīng)時間從“小時級”壓縮到“秒級”，將巡檢模式從“重點路線”提升為“全域網(wǎng)格”覆蓋。數(shù)據(jù)顯示，任務(wù)響應(yīng)速率達(dá)到99%，真正實現(xiàn)了從依賴人工到自主決策的跨越。正如楊子涵所說：“我們的系統(tǒng)能更早地‘發(fā)現(xiàn)火、盯住火、撲滅火’，從而實現(xiàn)‘打早、打小、打了’的目標(biāo)。”

　　集群協(xié)作　從林業(yè)到“千行百業(yè)”

　　在研究過程中團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，這套“集群大腦”具備極強的通用性。實時感知、自主決策、協(xié)同控制……這些能力可以幾乎無縫地遷移到低空物流、城市應(yīng)急、農(nóng)業(yè)植保等眾多場景。“我們?yōu)樯窒姥邪l(fā)的技術(shù)，將從‘林業(yè)’擴展到‘千行百業(yè)’。當(dāng)未來的城市上空，執(zhí)行防滅火任務(wù)的無人機，與執(zhí)行物流配送、電力巡檢、農(nóng)業(yè)植保的無人機在同一空域中穿梭。它們不會相撞，不會混亂，因為有同一套智慧網(wǎng)絡(luò)在協(xié)調(diào)——就像今天馬路上不同車輛依靠紅綠燈有序通行。這或許并不遙遠(yuǎn)。”一名團(tuán)隊成員說。

　　未來已來，低空經(jīng)濟被寫入國家“十五五”規(guī)劃，當(dāng)越來越多的無人機準(zhǔn)備“飛入尋常百姓家”，如何讓它們安全高效地協(xié)同作業(yè)，成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展繞不開的課題。而這支“空中聯(lián)盟”在森林火場中打磨出的技術(shù)，恰好能為這個問題提供一種解答。

　　記者了解到，從森林到“千行百業(yè)”，也是今年西電研究生科研演講比賽中，楊子涵向所有人描繪的技術(shù)賦能的美好圖景——集群協(xié)作，守護(hù)我們的綠水青山。他沒有講述高深的理論，而是讓技術(shù)的價值，在每個人心中落地為一片可感的未來。

　　而這幅圖景，也正在從構(gòu)想走向現(xiàn)實——實驗室的屏幕上，那些代表無人機的光點依然在有序移動。當(dāng)未來有一天它們真正飛入山林、飛入城市上空，這支“空中聯(lián)盟”的故事，將不再只是構(gòu)想，而是“黑科技”守護(hù)綠水青山的生動現(xiàn)實。