（图片：研究人员提供）

卡内基梅隆大学机器人研究所空气实验室的一个团队创建了ViSafe，这是一种仅视觉的机载防撞系统，为无人机系统配备“看避”功能。

美国联邦航空管理局（FAA）每日需协调数万架飞行器——从无人机、直升机到商用喷气机。随着空中交通密度持续攀升，对智能防撞系统的需求也愈发迫切。

卡内基梅隆大学机器人研究所（RI）研发出一套AI视觉系统，能使无人机在拥挤空域中安全探测并规避其他航空器，且无需依赖笨重昂贵的传感器。ViSafe系统让轻型无人驾驶航空器得以与飞机、直升机安全共舞，为未来送货无人机、应急响应设备及其他自主飞行器共享空域铺平道路。

RI副教授塞巴斯蒂安·谢勒（Sebastian Scherer）指出：“该系统最终将推动共享空域实现常规化、可信化的自主飞行。面对日益拥挤的空域，ViSafe展示了AI驱动的安全增强技术如何实现国家空域中可扩展、可认证的自主运行，标志着AI在安全关键领域部署的初步突破。”

现有防撞技术（如自动探测系统和交通管理工具）对大型航空器效果尚可，但往往依赖笨重昂贵的传感器，难以适配日益普及的轻型无人机。刚毕业的RI博士杰伊·帕特里卡尔（Jay Patrikar）解释道：“目前防撞重担主要落在飞行员身上。这对缺乏机上驾驶员、通常不配备载人航空器重型传感器的小型无人机系统而言尤为困难。”

ViSafe作为纯视觉的机载防撞系统，可为UAS配备“看到和避让”功能。研发团队采用无源、免基础设施的设计方案，可泛化应用于多种航空器。该系统基于先前研发的AirTrack技术——通过高精度检测跟踪网络探测空中目标，现升级为多摄像头配置，并运用控制屏障函数在飞行员偏离安全阈值前发出微调指令。

软件与社会系统系博士生帕夫·卡普尔（Parv Kapoor）解释道：“控制屏障函数通过必要时轻柔调整操作，确保系统实时保持在安全阈值内，既不保守也不冒险。这种快速微调有助于维持原有控制逻辑。”

为弥合理论模型与现实行为的鸿沟，研究团队通过NVIDIA Isaac Sim创建ViSafe数字孪生系统进行海量测试。RI硕士生伊恩·希金斯（Ian Higgins）表示：“仿真环境能全面评估ViSafe在不同场景下的感知能力。”在完成800小时仿真测试后，团队又进行实地验证，构建与仿真测试对应的真实场景分析防撞性能。

帕特里卡尔强调：“在受控实验室展示成果是一回事，但在复杂非结构化现实环境中保持稳定性能，需要严格流程控制和大量飞行测试。

经高保真仿真验证，ViSafe能在小型无人机严格的尺寸、重量、功耗和成本限制下，显著降低碰撞风险。其纯视觉方案为敏捷型资源受限平台提供了轻量化无源替代方案，在保持强劲安全性能的同时促进广泛部署。

RI博士生尼基尔·基萨（Nikhil Keetha）透露：“在相对速度超过140公里/小时的情况下，ViSafe需在500米外识别10像素大小的斑点，实时处理4K视频数据，并在10秒内完成避障。这些数据充分证明了系统的精准能力。”