未來無人機的發(fā)展將在哪些技術領域實現(xiàn)突破呢,？

一、動力技術

續(xù)航能力是目前制約無人機發(fā)展的重大障礙，消費級多旋翼續(xù)航時間基本在20min左右,，用戶外出飛行不得不攜帶多塊電池備用，造成使用作業(yè)的極大不便,。無人機必須在動力方面實現(xiàn)突破才能走上新的革命性高度,。

1. 新型電池

2015年，來自加拿大蒙特利爾的Energy Or技術有限公司報道采用燃料電池的四旋翼進行了3小時43分鐘續(xù)航飛行,。此外,，石墨烯、鋁空氣電池,、納米電池這三項電池技術有望成為未來電池世界的希望,。人們對這些新的電池技術有著十分迫切的需求。它們將首先會被應用到手機和電動汽車,，隨后可配備于多旋翼,。

采用燃料電池的Energy Or四旋翼

2. 混合動力

2015年，美國初創(chuàng)公司Top Flight Technologies報道自己開發(fā)混合動力六旋翼無人機,。該六旋翼僅需要1加侖汽油,，便可以飛行兩個半小時，約160公里的距離，最高負重達約9公斤,。另外,，一家來自德國的公司Airstier推出了一款多旋翼。該多旋翼采用油電混合動力,，有效載荷5公斤,，可飛行1個小時。

Top Flight Technologies混合動力六旋翼無人機

Airstier yeair

3. 地面供電

采用地面供電的系留多旋翼,，通過電纜將電能源源不斷輸送給多旋翼,，可以極大提升多旋翼的滯空時間。比如：以色列公司Skysapience旋翼,。

Skysapience旋翼

4. 無線充電

無線充電技術已經(jīng)在手機,、電動牙刷等電子產(chǎn)品上實現(xiàn)市場化，并正在電動汽車領域開展深入應用,。來自德國柏林的初創(chuàng)公司Sky Sense在無人機戶外充電方面提供了一種解決方案：研發(fā)出一塊可以為無人機進行無線充電的平板,。Sky Sense的最大特點是可以進行遠程控制，無人機的降落—充電—起飛全過程可以獨立實現(xiàn),，不需要有人在現(xiàn)場進行干預和輔助,。如果充電時間更快，那么無線充電技術將會極大地幫助多旋翼進行長途飛行,。

Sky Sense Pad

二,、導航技術

無人機準確地知道自己“在哪兒”、“去哪兒”,，幾乎是類似于人類“從哪里來,、到哪里去”的哲學問題，在無人機的任何發(fā)展階段都是繞不開的問題,。

1. 定位技術

（1）GPS載波相位定位

目前正在這方面開展研究的項目有：Swift Navigation公司開發(fā)的Piksi; 日本東京海洋大學開發(fā)的RTKLIB開源項目（http://www.rtklib.com/）,。

（2）多信息源定位

英國軍方BAE 最近公布了他們研發(fā)的名為NAVSOP的定位技術。該技術將利用包括TV,、收音機,、Wi-Fi 等等信息定位，彌補GPS 的不足,。

（3）UWB (Ultra Wideband,，超寬帶)無線定位

相關研究可參考：J D Hol, et al. Tightly coupled UWB/IMU pose estimation. In:Proceedingsof the IEEE International Conference on Ultra-Wideband. New York, USA: IEEE, 2009.

2. 測速技術

目前公認的比較精確的測速方案是通過“視覺（光流）+超聲波+慣導”的融合。AR.Drone是最早采用該項技術的多旋翼飛行器,，極大提升了飛行器的可操控性,，獲得了巨大的成功。

AR. Drone傳感器

PX4自駕儀開源項目提供了開源的光流傳感器PX4Flow,。該傳感器可以幫助多旋翼在無GPS情況下精確懸停,。

PX4Flow傳感器

大疆公司推出的 “悟”和“Phantom3”、“Phantom4”同樣采用了該項技術。

3. 避障技術

讓飛行中的無人機“長眼鏡”,，能夠識別飛行路徑上的障礙物,，并準確繞飛或懸停，是實現(xiàn)無人機智能化的重要一步,。未來無人機避障技術將在這些方面實現(xiàn)突破：

（1）深度相機避障技術,；

（2）聲吶系統(tǒng)避障技術；

（3）“視覺+憶阻器”避障技術,；

（4）雙目視覺避障技術；

（5）小型電子掃描雷達,；

（6）激光掃描測距雷達,；

（7）四維雷達。

4. 跟蹤技術

識別目標并進行跟蹤飛行,，減輕使用者的操作負擔,，并能夠利用無人機執(zhí)行特殊環(huán)境條件下的特殊任務。智能跟蹤主要有：

（1）GPS跟蹤,；

（2）視覺跟蹤,。

目前在大疆Phantom4等先進機型上這些技術都已經(jīng)有所體現(xiàn)。

三,、交互技術

無人機目前主要通過遙控器進行飛行控制,，需要專業(yè)訓練，具有一定的局限性,。隨著新技術的發(fā)展,，無人機應簡化對操作人員的要求，提升用戶體驗,。

（1）手勢控制技術

手勢交互是一種未來人機交互的趨勢,，目前在精確度上存在挑戰(zhàn)。在CES2014的展場上,，有利用MYO手勢控制臂帶來控制AR.Drone2.0四旋翼的演示,。

智能手勢臂環(huán)操控無人機

（2）腦機接口技術

近年來，科研人員在多個領域都運用到了BCI（Brain Computer Interface,，腦機接口技術）技術,，科員人員運用該技術制作新型玩具、為殘疾人制作義肢,。作為需要安全性較高的飛行器,，這種方式目前還不成熟。它可作為一種驗證性質的技術展示,，離實際還有不少距離,。

用“意念”控制無人機

四、通訊技術

（1）4G/5G通訊技術

2013年6月17日，北京4G聯(lián)盟聯(lián)合無人機聯(lián)盟組織召開了4G聯(lián)盟與無人機聯(lián)盟交流研討會,，旨在加強北京4G聯(lián)盟和無人機聯(lián)盟之間技術交流,，尋找無人機機載載荷與4G設備儀器的聚焦，促進北京市信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。2015年,，中國移動開發(fā)4G“超級空戰(zhàn)隊”設備，能支持航拍影像即拍即傳,。5G的速度比現(xiàn)在的LTE網(wǎng)絡標準連接速度快250倍,，它標志著無線行業(yè)的一個新的里程碑。無論是智能手機,，還是汽車,、醫(yī)療設備、無人機和其他設備,，都將受益于這一無線連接速度,。

（2）Wifi通訊技術

2013年，德國的卡爾斯魯厄理工學院開發(fā)出了一項新的無線廣域網(wǎng)技術,，打破了最快的WiFi網(wǎng)絡速度紀錄,，它可以讓1公里以外的用戶每秒鐘下載40GB。由于這種設備的傳輸距離比普通WiFi路由器的覆蓋范圍要廣得多,，因此這種設備很適合無人機航拍圖傳或光纖布放不方便的農(nóng)村地區(qū)應用,。

五、芯片技術

（1）2014年CES上,，高通和英特爾展示了功能更為豐富的多軸飛行器,。例如，高通CES上展示的Snapdragon Cargo無人機是基于高通Snapdragon芯片開發(fā)出來的飛行控制器,，它有無線通信,、傳感器集成和空間定位等功能。2015年9月,，據(jù)美國科技新聞網(wǎng)站Engadget報道,，高通已經(jīng)為無人機市場推出了一個芯片解決方案，名為“驍龍飛行平臺”,。

英特爾CEO Brian Krzanich也親自在CES上演示了他們的無人機,，采用了四核的英特爾凌動（Atom）處理器的PCI-express定制卡。此外,，活躍在在機器人市場的歐洲處理器廠商XMOS也表示已經(jīng)進入到無人機領域,。

Snapdragon Flight at CES 2016 Sneak Peek.

（2）3DR發(fā)表聲明與Intel英特爾共同合作開發(fā)Edison芯片，這是一種新型微型處理芯片,。它只有一個硬幣的大小,，卻具有個人電腦一樣的處理能力,。

（3）目前，包括IBM在內(nèi)的多家科技公司都在模擬大腦,，開發(fā)神經(jīng)元芯片,。而一旦類似芯片被應用于無人機，自主反應,、自動識別有望會變得輕而易舉,。

六、平臺技術

（1）“Dronecode”的無人機開源系統(tǒng)

2014年10月,，著名開源基金會Linux推出了名為“Dronecode”的無人機開源系統(tǒng)合作項目,，將3D Robotics、英特爾,、高通,、百度等科技巨頭納入項目組，旨在為無人機開發(fā)者提供所需要的資源,、工具和技術支持，加快無人機和機器人領域的發(fā)展,。

Dronecode目前成員

（2）Ubuntu 15.04 操作系統(tǒng)

Ubuntu 15.04的物聯(lián)網(wǎng)版本是Ubuntu 目前最小且最安全的版本,，非常地精簡，適合發(fā)行家,、科技專業(yè)人士與開發(fā)者使用,，能夠在無人機等領域中使用。

（3）Airware發(fā)布企業(yè)級無人機系統(tǒng)

Airware公司旨在通過標準化的無人機軟件系統(tǒng),，幫助企業(yè)迅速,、高效地完成商用無人飛行器的部署及管理——該系統(tǒng)已于本周四正式發(fā)布，通過硬件和軟件的結合,，Airware成功實現(xiàn)了在一個軟件平臺上統(tǒng)一管理多個不同型號,、不同品牌無人機的目標。目前,，Airware產(chǎn)品已獲得兩家合作伙伴的采納,，分別為通用電氣(也同時是Airware的投資者)和Infinigy。Infinigy是一家通訊公司,。

七,、空管技術

（1）2014年，Airware計劃在NASA加州基地針對不同類型的無人機（四旋翼,、直升機,、固定翼飛機）展開一系列的飛行和實驗室測試。

（2）初創(chuàng)公司SkyWard正在研發(fā)一個無人機交通控制系統(tǒng),，這個系統(tǒng)將讓數(shù)千無人機在城市上空飛行而不會互相碰撞,。Skyward正在跟FAA和全球三大無人機制造商——國內(nèi)的大疆,、美國的3D Robotics和法國的Parrot——合作以證明大量的無人機可以在擁擠的空域安全地共存。

（3）美國航天局（NASA）同空間技術公司Exelis已經(jīng)聯(lián)手組成團隊開發(fā)無人機空中交通管制系統(tǒng)的原型產(chǎn)品,。

（4）位于美國西雅圖的Transtrex公司,，發(fā)布了測試版本的無人機動態(tài)地理空間限制系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)是為了確保無人機在500英尺高度下,，安全規(guī)范飛行而設計的,。

（5）在第三屆AOPA（Aircraft Owners and Pilots Association，航空器擁有者及駕駛員協(xié)會）國際飛行訓練展會上,，中國AOPA聯(lián)合多家企業(yè)開發(fā)的針對輕小無人機的“U Cloud”無人機監(jiān)管系統(tǒng)宣布上線,。

U-Cloud系統(tǒng)界面

總之，不創(chuàng)新,，就死亡,。歷史無法預測，但時時都在創(chuàng)造,，每天都在發(fā)生,。