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揭开空中机器人无人机的神秘面纱

来源: 作者: 2019-04-11 02:22:53

无人机技术及产业近年成为人们热议的科技前沿话题之一:美国Amazon公司推出的无人机快递送货服务,美联社、CNN、纽约时报等美国媒体运用无人机采集图片、视频等素材。2015年6月,新华组建了国内站首家无人机队,并在8月天津滨海新区爆炸事故、12月深圳山体滑坡事故等重大事件报道过程中一展身手。

无人机被运用到各行业正成为趋势,本期“新知·探索”科普专栏为您揭开无人机的神秘面纱。

无人机是什么?

无人机即无人驾驶飞机,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置的不载人飞机。从某种角度来看,无人机可以在无人驾驶的条件下完成复杂空中飞行任务和各种负载任务,可以被看做是“空中机器人”。

按不同使用领域来划分,无人机可分为军用、民用和消费级三大类,对于无人机的性能要求各有偏重:1)军用无人机对于灵敏度、飞行高度速度等有着更高的要求,是技术水平的无人机;

2)民用无人机一般对于速度、升限和航程等要求都较低,但对于人员操作培训、综合成本有较高的要求,因此需要形成成熟的产业链提供尽可能低廉的零部件和支持服务中国交通公司
。目前来看民用无人机的市场在于政府公共服务的提供,如警用、消防、气象等,占到总需求的约70%,而未来无人机的新增市场需求可能出现在农业植保、货物速度等领域;

3)消费级无人机一般采用成本较低的多旋翼平台,用于航拍、游戏等休闲用途。

那么,我们会有这样的疑问:没有驾驶员的飞机是怎么飞起来的呢?答案就是飞控系统。飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统,飞控是无人机核心的技术之一。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分,实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。

无人机的发展

无人机发展的初期是为了纯粹的军事用途:一战时期英国研制的世界款无人机被定义为“会飞的炸弹”,二战时期德军已经开始大量应用无人驾驶轰炸机参战;二战后无人机研发的中心出现在美国和以色列,用途延伸至战地侦察和情报搜集。正是由于无人机在侦察方面的优势,各国军队相继投入大量经费研发无人机系统。

早期的航空技术解决的是无人机能够飞行的问题,而20世纪80年代以来现代技术的发展为无人机更高的飞行性能、更好的可靠性提供了条件。

尤其是近十年,民用和消费级无人机市场的兴起,与硬件产业链的成熟、成本曲线不断下降密不可分:随着移动终端的兴起,芯片、电池、惯性传感器、通讯芯片等产业链迅速成熟,成本下降,使智能化进程得以迅速向更加小型化、低功耗的设备迈进。这也给无人机整体硬件的迅速创新和成本下降创造了良好条件。

如果说硬件成本下降解决了无人机“身体”的问题,近年来飞控系统开源化的趋势解决了无人机“大脑”的问题,从此无人机不再是军用和科研机构的专利,全世界的商业企业和发烧友都加入到了无人机系统设计的大潮中,是引爆民用和消费级无人机市场的“爆点”。

德国MK公司是多旋翼无人机系统开源的鼻祖,其后2011年美国APM公司开放无人机设计平台彻底点燃了市场对无人机系统开发的热情,2012年以后民用和消费级无人机进入了加速上行的通道。

无人机的前景

把无人机想象成一个“会飞的传感器”,无人机就成了工业4.0的一个空中数据端口,大至地球物理、气象、农业数据,小至个人位置信息,无人机将引爆一场空中的大数据革命中国鞋

1、工业4.0的空中数据端口

无人机未来在民用领域想象空间的应用可能是作为空中的数据端口,为连接全球的工业4.0“大数据”系统提供更精确、更强大的数据流。

例如:从无人机普通的巡检功能说起,使用无人机在全国范围巡视农田,可以比卫星图像更清晰地观测到农作物长势、自然灾害、土壤变化等信息,无人机通过数据链接入全球互联,可以将收集的数据实时传输给大宗商品分析师,用以判断全球农作物期货市场走势;在未来的农业系统中,小型无人机可以用来观测作物是否缺水,将信息反馈给灌溉系统以调节水量。

2、提供灵活机动、低成本的WIFI络接入

在全球有将近四十亿的人口仍未接通互联,如何解决互联接入问题,如WiFi的络部署,已成为人类十大解决难题之一。而无人机的能耗较低,但飞行时间却较长,可以为更大范围内的用户提供互联接入服务。同时无人机具有很强的机动性,可以根据某一区域内的特殊需要来提供互联接入服务。

3、 会飞的配送快递员

无人机送货服务的要数亚马逊的Prime Air无人机物流计划,2013年底,亚马逊公布了一款叫Prime Air的 8 翼无人机,能够运输一件五磅重的快递。Amazon现在依然致力于购物领域,给与用户无穷的选择、的价格佛山拖车公司
,以及未来将要实现的即时送达。现在,亚马逊的Prime Air已经迭代进入第九代,可负重 5 磅货物,而这个重量覆盖了86%的品类,同时能够达到超过 50 英里 / 小时的速度飞行。已经正式向FAA申请更大范围的室外飞行测试。另外Google、UPS等也从2012年-2013年就开始测试无人机送货。

4、个人安全的空中守护者

无人机已具备物流送货、监测信息、航空拍摄等各种功能,那么能够记录我们日常生活的无人机的诞生是否也指日可待了呢?或许在不久的将来就能够成为现实,位于上海的AirMind公司开发出的“Mind4”四旋翼无人机被授予了“跟踪者无人机”的称号,因为它具有跟踪某一指定人物或目标并对其进行拍摄的功能。

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