圖說：復旦大學航空航天系天弩團隊 來源/採訪對象供圖（下同）
從影像拍攝到活動宣傳，從氣象監測到災後搜救……近年來，越來越多的無人機走進人們的日常生活，帶來了便利，增添了色彩。然而，一些現象也引起了人們的關注，未獲許可而進行飛行的無人機，會對公共秩序造成干擾，帶來一定的安全隱患。復旦大學航空航天系天弩團隊打造了一支“利箭”——“天弩”空中反無人機系統（以下簡稱“天弩”系統），將用無人機來監管無人機。
11月22日，在 “飛鯊杯”第六屆中國研究生未來飛行器創新大賽中，團隊最新開發的分系統——“Helicarrier”多旋翼空中自主對接起降系統，獲得全場最佳實物演示獎和常規賽道二等獎。天弩團隊由復旦學子組成，他們的導師是復旦大學科學技術研究院副院長、航空航天系教授、飛行器設計研究所所長艾劍良。在其悉心指導下，團隊自2018年10月起開始研發“天弩”系統，目前已成功推出2.0版本。
艾劍良介紹，該系統本身就如無人機，或是無人機平臺，集自動識別、跟蹤、打擊功能於一體，具有可超視距、低成本、適用範圍廣的優勢。這將與成本高、管控範圍小的傳統監管手段形成互補，更加高效地排除安全隱患，維護公共安全。
“我們的優勢在於可超視距、成本低，用途廣。”團隊負責人之一、航空航天系2018級博士研究生王亮介紹道。
在他看來，傳統無人機監管手段成本高、管控範圍有限。無論是追查操控人員的監測溯源，還是使用武器直接摧毀，或者是人工信號干擾槍，應用範圍都十分有限，且成本高昂，“比如最為常見的多頻段干擾槍，不僅需要人工觀瞄，還會帶來干擾正常通訊等問題”。此外，倘若遇到超視距、空飄物、雷達無法探測的目標，這三種手段都無法實現有效管控。
而相較於這些傳統的監管手段，“天弩”系統使用無人機監管無人機，實現了自動目標識別、跟蹤定位、自主打擊三位一體。這極大地降低了監管難度與成本。同時，小型無人機隨時起降的特性，也有助於適應更加複雜的環境，擴大泛用性。
“‘天弩’系統1.0版本凸顯了低成本和應用範圍廣的優勢。”王亮介紹，該版本無人機已經可以預設路線自主飛行，自主識別跟蹤目標，並進行有效打擊，可以彌補傳統監管手段的不足。
如今，“天弩”系統2.0版本已經誕生。相較於1.0版本，新版加入了多目標識別與跟蹤、夜間工作模式、抗干擾等更加先進的功能。不僅如此，新版本的升級還在於初步實現了多平臺協同組網。每一臺無人機既是任務的執行者，又是信息的傳遞者。它們不僅可以各自執行好預設的任務模式，也可將圖像、態勢等信息，通過數據鏈、中繼等形式，進行共享，傳遞給固定地面站、移動地面站。這意味著僅需少量工作人員，即可對大範圍區域有效管控，“這進一步提高了空域監管效率和多任務能力”。
這個靈感來自於2018年9月的一堂課上，艾劍良在向同學們介紹了當前無人機、空飄物監管的嚴峻現實後，提了一個問題：“能否設計一種無人機監管系統，彌補當前手段的不足？”
這啟發了團隊同學，他們決定運用自己的所學，基於計算機視覺技術，設計一套集自主識別、跟蹤、打擊於一體的空中反無人機系統。
經過反覆周密的驗證，2018年10月，“天弩”空中反無人機項目正式啟動。
項目的進展並非一帆風順。團隊發現，從理念構想的提出，到系統架構的設計，再到實物樣機的製作和調試，處處是細節，都需要推敲。
最大的困難在於從理論到工程實踐的轉換：2019年5月，歷時半年的技術積累後，1.0版本樣機制作完成，進入外場測試環節。然而，各類問題在測試初期接踵而至：各種天線信號線互相干擾、目標跟蹤丟失……
團隊不得不頻繁往返於測試場與實驗室之間。為了滿足飛行需要，他們把測試場地從虹口區科技體育中心測試場轉到了松江區玄風航空飛行營地。為此，他們需要早晨八點出發，外出測試，晚上八點回到學校，修改程序。“來回路上就需要3個小時。”團隊始終保持著一種默契：“我們必須分秒必爭！”
這群年輕人沒有停下來，他們的付出得到了回報。研發期間，在學校相關部門和航空航天系的支持下，他們共申報相關專利30餘項。2019年7月，“天弩”系統1.0版本正式亮相第五屆“互聯網+”全國大學生創新創業大賽，獲上海賽區金獎。8月，該系統參加第五屆中國研究生未來飛行器創新大賽，斬獲全國一等獎。
探索永無止境。2020年7月，“天弩”系統2.0版本測試成功。8月，2.0版本獲第十五屆中國研究生電子設計競賽全國一等獎、企業獎專項獎。9月16日，“Helicarrier”初具雛形,單架任務無人機在空中平臺自主起降成功——團隊視之為階段性的勝利，這為接下來多架任務無人機自主起降奠定了堅實的基礎。
如今，平臺無人機最大續航時間已達45分鐘，小型任務無人機工程樣機也已實現10分鐘續航。在未來減重提高集成度後，成熟的“天弩”Helicarrier系統有望實現6架無人機順序自主起降，協同組網。
鑄造空中”利箭“，立志航空報國。“‘天弩’系統的開發持續兩年了，挑戰是有的，但我們不會停下來。”回顧團隊的研發歷程，團隊成員感慨，“我們要打造一支‘利箭’，用科技創新踐行復旦學子的使命和擔當。”
新民晚報記者 張炯強 通訊員 張晉川
