香港科大故事
研究与创新

智慧飞翔:科大数码双生开创空域新维度

09 产业、创新和基础设施
11 可持续城市和社区
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香港低空经济的未来感数码双生概念图(由AI生成)

香港低空经济的未来感数码双生概念图(由AI生成)

对大多人来说,平凡之路才是安全之道,而未取之路则属于勇于探索的开拓者。香港科技大学(科大)的学者正是如此,他们不断突破界限,志在苍穹,还将创新目光投向无垠的天空。

在科大低空经济研究中心,研究团队以崭新思维全力革新城市空域发展,积极响应香港特区政府推动低空经济的政策。现时,他们正运用突破性的数码双生技术,打造能复制实体世界的虚拟模型,为无人机管理、空域管制及基建监察带来革命性转变。

这项使命由土木及环境工程学系郑展鹏教授带领,致力释放低空经济的无限潜力。

数码双子图:无人机管理的全新时代

所谓「数码双子图」,是与现实世界实时同步的虚拟镜像模型,利用感应装置和物联网设备收集到的数据不断更新。应用于无人机领域后,便能建立出高度互动的三维空域或基建地图,让导航及协调更趋精准。

郑教授解释:「数码双子图能实现与无人机操作同步,在复杂空域中安全导航,犹如智慧化的无人机航空交通管制。透过这个平台,我们能以前所未有的方式可视化呈现无人机、空域及基建,进行模拟和精密管理。」

 

Prototype platform for low-altitude economy in Greater Bay Area

 

群机共舞 精准协调

这项技术的一大亮点是应用于协调无人机群。无论是数百架无人机编队上演壮观的灯光汇演,还是在繁忙都市的天际线间穿梭送递货物和救援物资(如AeroRelief救援系统),有了数码双子图平台的精准导航,所有无人机的飞行数据都能实时传送至中央系统,有序地协调无人机运行,防止碰撞,确保它们安全无虞地执行复杂任务。

 

A drone swarm demo, showcasing airspace partitioned into free-flight, restricted, and no-fly zones.

 

安全至上 实现动态空域管控

除了协调飞行外,数码双生技术更有助应对空域安全的挑战。政府部门可藉此实时划设禁飞区,遇上紧急情况时重新规划航线,甚至可强制未经授权的无人机降落,这对于高密度城市的无人机运作尤其重要。

郑教授补充︰「这就像一套先进的无人机空中交通指挥系统,我们不仅被动应对,更会主动预视和防范风险。」

此外,数码双生同时彻底革新基建监察。无人机配备高解像度传感器,能细致地扫描桥梁、大厦、工业设施,将现场实况与虚拟模型比对,连细微裂缝、螺丝松动等隐患都能侦察得到,准确率高达 95%。这大大提升了检查效率和安全性,可减少人员进入高危或难达范围巡查的需要。

 

Infrared drone imaging reveals hidden structural flaws invisible to inspectors, far surpassing human eye.

 

AI segmentation (left) and conversion to 3D models of a slope (right) based on the data collected using UAV.

 

科大也已建立了数码双子校园模型,整合物联网传感器、镜头和建筑系统的数据,构建全交互式、实时监察和系统无缝连接的数码环境,为实现更智慧、更安全的基建管理奠定基础。

 

HKUST’s 3D Digital Twin—a living model of campus infrastructure


引领创新浪潮

科大以推动低空经济为愿景,低空经济研究中心积极将前沿研究转化为实际突破。为确保这些创新技术能安全翱翔,科大参与了香港特区政府的低空经济监管沙盒计划。在受控环境下安全、灵活地测试无人机技术及航空交通系统。监管沙盒不仅提供空间让创新技术精益求精,更有助解决无人机噪音和城市融合等挑战,提升公众信心。

郑教授表示︰「我们采用跨学科方法,不仅开发技术,更要确保无人机能真正翱翔于天际。」

展望未来 无限可能

科大在无人机创新应用方面尽展潜能,前景无限。低空经济研究中心正研发城市基建的三维数码模型,优化飞行区域规划,深入研究无人机噪音问题,以推动无人机与城市生活和谐共融。

未来势必起飞

随着低空经济启航在即,科大已稳居领航位置。从紧急应变到城市物流,应用潜力广阔无边。智慧城市空域时代正加速来临,请系好安全带,让科大带领大家一同飞越云霄。

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