THEINSTITUTE  2013年 博士候選人金姆·l·索倫森和他的顧問、IEEE高級會員托爾·阿恩·約翰森與美國海岸警衛(wèi)隊代表討論了軍方面臨的一個相對新的挑戰(zhàn):在無人機和其他無人駕駛飛行器上結(jié)冰。無人駕駛飛機沒有配備防止積冰的保護裝置。

    索倫森（Sorensen）負責尋找解決方案，他確定使用電熱技術(shù)和算法來自主檢測和消除無人機在飛行中的結(jié)冰是最好的方法。這成為他的博士學位項目的重點。

  當時，他正在位于特隆赫姆的挪威科技大學(Norwegian University of Science and Technology)自主海洋操作與系統(tǒng)中心(Center for Autonomous Marine Operations and Systems)攻讀博士學位。

    約翰森，現(xiàn)在是該中心的首席研究員，是無人機實驗室的主任，也是一位受人尊敬的教授。

    索倫森說，從那次會議上，人們對他的工作產(chǎn)生了興趣。2014年，他作為訪問研究員前往NASA的Ames研究中心，繼續(xù)他的工作。索倫森在該中心的科學家的幫助下在那里建立了他的系統(tǒng)的第一個原型。該原型機于2015年在從安克雷奇美國空軍基地聯(lián)合基地埃爾曼多夫-理查森（Elmendorf-Richardson）飛出的無人機上進行了測試。

    從那時起，索倫森說，這項技術(shù)已經(jīng)在風洞和無人機飛行中進行了定期測試。

    2017年，約翰遜，索倫森，索倫森博士同學KasperT.Borup和大學的技術(shù)轉(zhuǎn)讓辦公室在特隆赫姆成立了UBIQ航空航天公司，以將該技術(shù)商業(yè)化，現(xiàn)在將其稱為D•ICE。

    Borup在大學里專門研究自動化和機器人技術(shù)，他的研究興趣包括非線性控制系統(tǒng)及其在無人機上的應用。

    Sorensen是該創(chuàng)業(yè)公司的首席執(zhí)行官，Borup是其首席技術(shù)官，Johansen是技術(shù)顧問，也是UBIQ董事會成員。

    該公司上個月向第一位客戶交付了用于機翼的電熱板。

    危險情況

    索倫森說，飛機的機翼、穩(wěn)定器、螺旋槳和傳感器的前緣往往會積冰。

    結(jié)冰“被認為是有人駕駛飛機最危險的天氣現(xiàn)象之一，”索倫森說。機翼上的冰凍水會增加其重量，從而降低升力并可能導致飛機失速。螺旋槳上的冰會增加阻力并減小推力。傳感器可能會鎖定，從而干擾自動駕駛儀測量速度和高度的能力。

    飛機使用各種方法除冰。充氣除冰帶可以固定在機翼和穩(wěn)定器上。當充氣除冰帶上積冰時，可以將它們充氣使其破裂。螺旋槳，傳感器和其他組件上使用的是連續(xù)或間斷的電熱。

    對于無人機，就像大型飛機一樣，機翼、螺旋槳和機尾飛行過程中積聚的冰會使其飛行危險，甚至導致墜毀。

    新興研究領(lǐng)域

    Sorensen說，在無人機上結(jié)冰是一個相對較新的研究領(lǐng)域，具有“未知參數(shù)”。他為博士學位研究了幾種解決方案。設(shè)計并最終確定了自主的電熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)比機械和化學除冰系統(tǒng)更輕。

    Sorensen說，電熱板可以在制造過程中嵌入到無人機的機翼中，也可以附著在現(xiàn)有機翼上。當系統(tǒng)檢測到無人機的預期空氣動力學偏離時，將激活面板，這表明機翼上正在結(jié)冰。

    D•ICE使用兩種算法進行結(jié)冰檢測。一種是基于加熱區(qū)的熱響應；另一種是基于加熱區(qū)的熱響應。另一種涉及空氣動力學方法，其中系統(tǒng)估算相關(guān)參數(shù)，例如升力和阻力，并推斷其是否由于結(jié)冰而退化。

    該公司為此技術(shù)申請了美國專利。

    D•ICE的早期版本在IEEEXplore數(shù)字庫中發(fā)表的一篇論文中進行了描述。

    更多功能

    Sorensen說，公司首先要專注于機翼的前沿。但是該小組的目標是在其他無人機零件上使用其技術(shù)。

    該小組還正在編寫檢測和控制算法，以允許系統(tǒng)分配適當量的能量，Borup說。

    UBIQ還正在研究一種裝置，以控制提供給熱敏面板的能量。Borup說：“這使我們能夠以靈巧的方式除冰，這樣我們就不會以驚人的速度消耗能量。”“由于飛行時間短，我們需要對無人駕駛飛機上的能源使用方式非常明智。”

    研究衍生

    由于D•ICE的想法是由大學進行的研究產(chǎn)生的，因此創(chuàng)始人經(jīng)歷了技術(shù)轉(zhuǎn)讓過程，這使大學擁有了公司的部分所有權(quán)以及銷售的特許權(quán)使用費。

    UBIQ已從包括挪威研究委員會在內(nèi)的許多來源獲得資助。Borup預計UBIQ將為2022年的A輪種子融資做好準備。

    “我們堅信UBIQ將取得巨大成功，”Sorenson說。“一旦客戶報告說D•ICE解決方案正在解決他們的結(jié)冰問題并為他們提供可操作的可預測性，籌款活動就會變得更加容易。”