清华开源 AerialDojo‑200K:20 万样本!开放世界无人机目标搜索大规模基准来了
推荐理由清华团队发布 AerialDojo-200K,这是目前规模最大的开放世界无人机目标搜索基准,包含 20 万+任务实例与统一闭环评测框架。实验揭示现有主流多模态大模型在此类具身导航任务上成功率极低(最高仅 3.2%),存在显著能力短板。
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清华团队发布 AerialDojo-200K,这是目前规模最大的开放世界无人机目标搜索基准,包含 20 万+任务实例与统一闭环评测框架。实验揭示现有主流多模态大模型在此类具身导航任务上成功率极低(最高仅 3.2%),存在显著能力短板。
构建超大规模开放世界无人机搜索基准 AerialDojo-200K
该基准包含 42 个高保真仿真场景和 205,732 条任务实例,规模是现有最大同类基准的 18.7 倍。它填补了该领域缺乏统一、大规模评测平台的空白,支持语义和图像两种目标搜索模式,并提供了详细的动作空间和传感器配置约束。
设计严格的闭环评测体系以模拟真实限制
评测框架禁止智能体获取 GPS、全局地图或外部定位信息,仅允许通过第一视角 RGB-D 图像进行感知和决策。引入了“物体锚点”概念解决大型物体中心不可达问题,并划分分布内(ID)和分布外(OOD)场景以检验泛化能力。
实证揭示现有 MLLM 在具身导航任务上的显著短板
对 9 个主流开源及闭源多模态大模型的测试显示,整体成功率极低(最高 SR 仅 3.20%)。模型普遍面临三大挑战:难以准确判断何时停止搜索(OSR 高于 SR)、避障能力不足(部分模型碰撞率超 50%)、以及在不同场景族间性能差异巨大,无法通吃所有环境。
强调评测标准敏感性对结果可比性的重要性
实验发现成功距离阈值(如 3m vs 5m)会直接改变模型排名。这表明在无人机导航研究中,明确定义成功标准和评价指标至关重要,否则不同研究之间的结果不具备横向可比性。
完整摘要
针对灾害搜救、巡检等场景中无人机自主目标搜索(AerialOGS)缺乏大规模统一评测基准的问题,清华大学联合多家机构推出了 AerialDojo-200K。该基准基于虚幻引擎和 AirSim 构建,涵盖城市、自然、基础设施、灾害四大类共 42 个仿真场景,提供了超过 20 万个任务实例,支持语义描述和图像参考两种目标输入模式。数据集包含高质量人工标注的地标、物体锚点及无碰撞参考轨迹,并设计了严格的闭环评测协议,禁止使用 GPS 或全局地图,强制模型依赖第一视角视觉决策。研究对 GPT-5.6、Claude Opus 5 等 9 个主流多模态大模型进行了系统测试,结果显示即便在简单任务中,最佳模型的成功率也仅为 3.2%,且普遍存在避障困难、停止判断失误等问题。这一发现表明当前通用多模态模型距离具备实用价值的空中智能体仍有巨大差距,为后续具身智能研究提供了重要的基线平台。
目录 · 10 节
VLNer 2026-10-07 12:46 广东

论文推出AerialDojo‑200K,面向开放世界无人机目标搜索的大规模基准套件,构建20万+任务实例,搭建统一闭环评测框架,实验揭示现有多模态大模型在此任务上存在显著能力短板。
✨导读: 搜救、巡检、物资配送都需要无人机自主找目标,但该方向一直缺大规模评测基准。本文打造AerialDojo‑200K,42个仿真场景、20万+任务,支持语义/图像两种目标输入。实测主流多模态大模型,结果戳破现实:离真正能用的通用无人机智能体,还有很远的路🛫。
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作者:Tongtong Feng , Xin Wang , Haoran Hou , Ren Wang , Weiran Wang , Shaokai Zhu , Ziqi Jia , Hao Wang , Yu‑Wei Zhan , Zongyuan Wu , Jinghao Cui , Wenwu Zhu
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单位: 清华大学计算机科学与技术系、BNRist, 都柏林大学电气与电子工程学院, 北京大学信息科学技术学院, 浙江工业大学计算机科学与技术系
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论文标题:AerialDojo-200K: A Large-Scale Benchmark Suite for Open-World Aerial Object-Goal Search
🔍研究背景
在聊这篇工作之前,先搞懂什么是开放世界无人机目标搜索 AerialOGS 🎯。简单说:给无人机一个目标,可以是一段文字描述,也可以一张参考图片,不给预设飞行路线,让无人机在复杂三维环境里自己飞、自己探索,找到目标后主动停下。这项能力在灾害搜救、大型基建巡检、无人机自主配送都有很高实用价值。
⚠️它和常见无人机视觉语言导航(Aerial VLN)有本质区别:
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✅VLN:人给一步一步的飞行指令,无人机照着指令飞就行;
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✅AerialOGS:只给高层目标,无人机要自己搞定三件事:去哪里探索、怎么导航飞行、什么时候确认找到目标并停止。
但是目前这个方向的研究还处在早期,痛点非常突出:
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现存同类基准极少,只有UAV‑ON、CityAVOS两套,整体数据规模很小;
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各个数据集动作空间、数据格式五花八门,很难做跨数据集对比评估;
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缺少丰富多样的仿真场景,限制无人机智能体的训练效果与泛化能力。
虽然现在多模态大模型语义理解能力很强,但缺少一个大规模、统一的测试平台,去真实检验大模型做无人机具身搜索的能力。这就是这篇工作想要解决的问题。
💡主要贡献
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📊超大尺度基准AerialDojo‑200K问世:场景数量是现有最大AerialOGS基准的3倍,任务实例数量达到18.7倍;一共42个仿真场景,205732条搜索任务。
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📝高质量人工标注数据集:12位标注人员耗时2个月,手工标注109个地标、2099个目标物体、2099个物体锚点。每条任务附带无碰撞参考轨迹、多视角录像,全部轨迹加起来总里程高达4115km。
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🧪完整统一闭环评测体系:划分分布内(ID)、分布外(OOD)场景,设计全套量化指标;对5个开源、4个闭源多模态大模型开展系统评测。实验证实:距离落地可用的通用空中智能体,依旧存在巨大鸿沟。
🛠️AERIALDOJO‑200K基准详解
仿真器与环境配置
整个数据集基于虚幻引擎 + 微软Project AirSim搭建高保真仿真环境。
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🌆场景资源:覆盖4大场景家族,21种场景类型,合计42个仿真场景:18个城市、12个自然、6个基础设施、6个灾害场景。 每一类场景都会提供2套副本,一套用于分布内训练,一套作为分布外测试,专门用来检验模型泛化性能。
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📷传感器设定:无人机搭载前、左、右、下四台相机,同步输出RGB‑D图像,分辨率640×640,视场角90°,帧率15FPS。
重点约束❗:智能体拿不到GPS信号、全局地图、外部定位信息。只能依靠自身第一视角视觉做感知决策,更加贴合真实无人机的限制。
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🎮动作空间(4自由度):一共8类动作,合计16个离散选择:前、左、右三个方向平移(可选1/3/5米三档位移)、上升/下降(1或2米)、左转/右转(偏航15°),以及最重要的
Stop停止动作。 -
📍物体锚点 Object Anchor:论文没有直接拿物体中心点作为成功判定点。很多大型物体中心点在物体内部,无人机物理上根本飞不进去。所以人工标注锚点:锚点放在物体边界外1米、无碰撞的观测位置,镜头朝向物体中心,作为任务成功的空间参考点。
任务定义与数据集构成
一条搜索任务记作
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:无人机起飞初始位姿,包含三维坐标与机头偏航角;
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目标信息:包含目标物体名字、附近地标、相对地标的8方位方向,以及目标的表达形式。
任务分成两大类型:
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SemanticOGS 语义目标搜索:靠文字描述去找物体;
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ImageOGS 图像目标搜索:给一张参考图片,以图搜物。
📈难度分级:按照参考轨迹的飞行距离,划分Base、Standard、Long‑Horizon三档难度,同时限制最大可执行动作数量(动作预算):
为了剔除过于简单的“直线直达”任务,论文设置筛选条件:
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起点与目标距离大于3m,轨迹 ;
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迂回比 。
:起点到锚点直线欧氏距离; :规划出来的参考轨迹总长度。
数据集总规模:205732条任务实例,语义目标、图像目标任务各占一半,分别为102866条。
使用Hybrid A*算法,为每一条任务生成一条无碰撞的参考飞行轨迹。
评测协议与核心指标
📌场景划分策略:42个场景对半拆分,21个分布内ID场景,21个分布外OOD场景。
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ID场景:80%用来训练,剩余20%做分布内测试;
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OOD场景:20%作为小样本适配集,剩下80%作为分布外测试集,检验模型迁移到陌生环境的能力。
🔁闭环评测流程:
多模态大模型接收RGB‑D观测画面、任务目标、历史交互记录,输出动作;动作送入仿真器,得到下一帧观测,循环运行。
注意:目标坐标、参考轨迹只有评测程序能看到,模型完全不能访问,保证评测公平。
📊五大评价指标:
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SR 成功率 ⬆️(核心主指标):在动作预算内、全程无碰撞,执行Stop时距离目标锚点小于3m,该类episode占全部任务的比例;
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OSR 先知成功率 ⬆️:不管模型有没有正确Stop,只要无人机曾经进入成功区域就算有效,可以看出模型是否有能力飞到目标附近;
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DTS 到目标距离 ⬇️:任务结束时刻,无人机到目标锚点的平均欧氏距离;
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SPL 加权路径长度 ⬆️,用来衡量导航效率
标记任务是否成功; 是参考轨迹长度; 代表模型实际飞行轨迹长度。
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CR 碰撞率 ⬇️:发生碰撞的任务占比,越低代表避障效果越好。
论文同时采用3m(主标准)、5m(宽松标准)两套成功阈值,用来验证评价标准对模型排名的影响。
🧪实验结果与分析
实验设置
本次一共测评9个主流多模态大模型:
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5个开源模型:Qwen3‑VL‑4B、InternVL3.5‑8B、Ministral 3 8B、Phi‑4‑multimodal、MiniCPM‑V 4.6
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4个闭源模型:GPT‑5.6 Sol、Grok‑4.5、Gemini 3.8 Flash、Claude Opus 5
统一Prompt约束模型,只输出JSON格式动作,模型仅能读取第一视角RGB‑D画面做决策。
关键实验发现🔥
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整体成功率极低,现有大模型能力堪忧(3m主标准)
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Base简单任务:
效果最好的Claude Opus5,成功率SR也仅3.20%;开源模型中表现最优Qwen3‑VL‑4B只有0.71%。 -
Standard中等难度任务:
最优模型SR仅仅0.49%,长时序任务几乎无法完成。
有意思的现象:不少任务中无人机其实飞到过目标附近(OSR数值更高),但模型不知道什么时候按下“停止键”,没办法完成闭环任务。
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成功距离阈值,会直接改变模型排行榜:把成功阈值放宽到5m,所有模型的成功率都大幅上涨,甚至出现模型排名反转。
👉启示:做该方向研究,成功距离阈值必须明确写在论文里,不然结果不具备可比性。
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没有模型可以通吃全部场景:
不同模型擅长的环境完全不一样:
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GPT‑5.6 Sol 在自然、基础设施场景表现最好;
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Claude Opus5 在灾害场景性能领先。
不同场景下碰撞率、最终距离差异巨大。只看全局平均指标会掩盖模型优缺点,需要分场景族做评估。
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避障依旧是老大难:部分模型的碰撞率超过50%,飞着飞着就撞障碍物。
✅实验总结:直接把现有MLLM拿来当无人机智能体,不管是环境探索、目标定位、停止判断还是避障,都存在明显短板,距离真正落地的通用空中智能体差距很大。
📝总结
本文提出AerialDojo‑200K,是当前规模最大的开放世界无人机目标搜索基准套件✨。数据集覆盖城市、自然、基础设施、灾害四大现实场景,同时支持语义目标、图像目标两种搜索模式。配套高质量人工标注、参考轨迹与完整闭环评测框架。
通过大规模测评主流开源&闭源多模态大模型,实验揭示了:当前多模态大模型直接做无人机自主搜索效果很差。
这个基准可以给后续研究者提供统一训练与测试平台,推动兼顾环境探索、实例目标识别、避障、精准停止的无人机具身智能算法向前发展。
