撰文 | 齊俊桐,，天津大學(xué)機(jī)器人與自主系統(tǒng)研究所副所長(zhǎng),、教授、博士生導(dǎo)師,，一飛智控(天津)科技有限公司  創(chuàng)始人/CEO

“無人機(jī)”——又一個(gè)被國(guó)人玩壞了的單詞

10年前說自己是搞無人機(jī)的,，無不引來疑惑和贊嘆的目光，“疑”的是大家心目中地“好萊塢大片”,、“特種部隊(duì)”這樣的事你一個(gè)二十郎當(dāng)歲的小伙也能干？“贊”的是能聽我科普兩句無人機(jī)瞬間也覺得自己高大上了許多,。

10年后的今天說自己干無人機(jī)事業(yè),，連老媽也皮笑肉不笑地說 “也挺好，隔壁王大爺外孫子昨天還在樓下飛呢”,。更委屈的是搞了一輩子軍用無人機(jī)的工程師們,，最怕家庭聚會(huì)上被問“能給你大侄子弄一個(gè)玩玩么？”“下個(gè)月你表弟結(jié)婚,，咱搞個(gè)航拍怎么樣,？”

展會(huì)的普及，讓無人機(jī)開始飛入尋常百姓家

就這樣的十年,，“無人機(jī)”從一個(gè)著名高大上詞語(yǔ)變成了一個(gè)家喻戶曉的常用詞,，背后是技術(shù)的快速迭代、資本的迅速涌入,、專家的過渡解讀以及國(guó)人對(duì)新事物的迫切渴望,。其含義及包括了國(guó)外通常所講的“UAV”也包括“Drone”。

老美對(duì)“無人機(jī)”的理解基本停留在“Drone”這個(gè)詞上——“在周圍嗡嗡響”,、“不錯(cuò)的玩具”,、“不能隨便亂飛”、“航?！?，技術(shù)成熟度高,、對(duì)智能性、可靠性要求相對(duì)較低,?！癠AV”在國(guó)外則更多用在軍用、警用,、特種行業(yè)應(yīng)用的無人機(jī)上,，系統(tǒng)更復(fù)雜，對(duì)可靠性,、智能性要求相對(duì)更高,。

無人機(jī)多種多樣，今天主要跟大家掰扯掰扯垂直起降無人機(jī)飛控那點(diǎn)事,，后面所說的無人機(jī)也主要指單旋翼,、多旋翼、垂直起降固定翼等這類具有垂直起降功能的無人機(jī)（畢竟這類量大,、用的多嘛）,。

“讓選擇不再左右為難”——飛控來龍去脈及選型指南

10年以前，搞無人機(jī)的十個(gè)人有八個(gè)是航空,、氣動(dòng),、機(jī)械出身，更多考慮的是如何讓飛機(jī)穩(wěn)定飛起來,、飛得更快,、飛得更高。如今,，隨著芯片,、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展,，無人機(jī)開始了智能化,、終端化、集群化的趨勢(shì),，一大批畢業(yè)于自動(dòng)化,、機(jī)械電子、信息工程,、微電子的高材生們投入到了無人機(jī)研發(fā)大潮中,，幾年的時(shí)間讓無人機(jī)從遠(yuǎn)離人們視野的軍事應(yīng)用飛入了尋常百姓家、讓門外漢可以短暫的學(xué)習(xí)也能穩(wěn)定可靠的飛行娛樂,。不可否認(rèn),，飛控技術(shù)的發(fā)展是這十年無人機(jī)變化的最大推手。

回顧歷史,，飛控技術(shù)發(fā)展分為兩大流派,、三種起源,。

無人機(jī)已成戰(zhàn)爭(zhēng)中不可忽視的力量

先表一表以蘇俄、歐美為代表的兩種技術(shù)體系,。高技術(shù)的發(fā)展最初都源于軍事,，飛控的發(fā)展更不例外，一戰(zhàn),、二戰(zhàn)再到伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng),，無論是蘇俄還是歐美國(guó)家，都相繼開始了有人飛機(jī)的無人化改造以及新研制無人機(jī)的工作,。

蘇俄國(guó)家延承了載人機(jī)控制的研發(fā)技術(shù)體系直接轉(zhuǎn)到了無人機(jī),，早期飛控硬件使用了戰(zhàn)斗機(jī)的飛控計(jì)算機(jī)，控制算法一直使用分型模態(tài)分段辨識(shí),、建模,、控制的方法。通俗來講就是要通過吹風(fēng)洞,、機(jī)理建模等方法,，知道飛行器在起飛、懸停,、低速,、中速、高速,、降落等不同飛行狀態(tài)下的參數(shù),，在不同狀態(tài)設(shè)計(jì)相應(yīng)控制器。飛行器飛行過程中不斷切換控制方法或控制參數(shù)以保證飛行器處于理想狀態(tài),。這種流派優(yōu)勢(shì)在于硬件經(jīng)過長(zhǎng)期飛行驗(yàn)證，控制算法在設(shè)計(jì)模態(tài)內(nèi)系統(tǒng)穩(wěn)定性可以有效理論證明,；缺點(diǎn)在于硬件傻大笨粗且無法預(yù)測(cè)實(shí)際飛行過程中可以經(jīng)歷的所有飛行狀態(tài),。

相比起蘇俄直接使用了戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)體系，歐美則前瞻性地在上世紀(jì)中期開始布局了前沿技術(shù)的探索和積累（DARPA就是各類計(jì)劃的代表）,，支持研究機(jī)構(gòu),、大學(xué)探索了很多新的無人機(jī)專用的飛控硬件和算法。

DARPA,，是美國(guó)國(guó)防部屬下的一個(gè)行政機(jī)構(gòu),，負(fù)責(zé)研發(fā)用于軍事用途的高新科技

這類項(xiàng)目一般以軍工企業(yè)牽頭、研究所負(fù)責(zé)演示驗(yàn)證,、大學(xué)負(fù)責(zé)理論算法研究,，組成的團(tuán)隊(duì)通過多年的中小型無人機(jī)的試飛試驗(yàn)，形成了以嵌入式計(jì)算機(jī)為硬件核心,、以自適應(yīng)控制為算法的飛控體系,。

其實(shí)歐美和蘇俄的派系區(qū)別最大的就在這,！歐美很大程度上放棄了傳統(tǒng)的模態(tài)分段控制，無需再對(duì)不同飛行狀態(tài)進(jìn)行建模,、參數(shù)辨識(shí),，而是采取了在線辨識(shí)，也就是說在飛行器飛行的過程中通過在線辨識(shí)理論方法,，控制器自己判斷自身所處的狀態(tài),、參數(shù)等，根據(jù)這些信息響應(yīng)切換不同的控制策略或控制參數(shù),。這種流派的優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)體積小,、重量輕，縮短了新型無人機(jī)的研發(fā)過程,，智能型進(jìn)一步增強(qiáng),；缺點(diǎn)在于需要較長(zhǎng)時(shí)間的理論技術(shù)積累，且某種程度上無法證明全局系統(tǒng)穩(wěn)定性,。但無論怎樣,，飛控的發(fā)展成為了重要的使能技術(shù)之一，讓美國(guó)的軍用無人機(jī)一躍成為世界領(lǐng)先,，其他國(guó)家也紛紛效仿,。

再來說說飛控的三種起源——“固定翼飛控”、“開源飛控”,、“自研飛控”,。干過無人機(jī)的人都知道，飛控不好搞,！但面對(duì)市面上各種動(dòng)不動(dòng)就“高可靠”,、“軍工級(jí)”、“全自主”,，圈外人根本不知道這伙人是怎么把飛控搞出來的,？他們說的可靠么？了解了這三種起源,，以后你跟搞飛控的聊,，一定讓他覺得你是“老司機(jī)”。

十多年前搞垂直起降無人機(jī)的主要技術(shù)來源是“固定翼飛控”,，其實(shí)固定翼無人機(jī)才算是無人機(jī)真正的祖宗,，100多年前就已經(jīng)有人將戰(zhàn)斗機(jī)加裝簡(jiǎn)單的控制器嘗試完成無人偵查和投彈的工作。那么為什么無論是載人飛機(jī)還是無人機(jī)都是先固定翼成熟,、垂直起降的晚熟呢,？從結(jié)構(gòu)上看，固定翼飛行器沒有垂直起降飛行器過多的旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)部件,，氣動(dòng)也比較簡(jiǎn)單,；從控制方面看，固定翼飛行器屬于靜穩(wěn)定系統(tǒng),，就像我們開車,，手離開方向盤幾秒鐘汽車仍能正常直行，相比之下屬于靜不穩(wěn)定的垂直起降飛行器則需要駕駛員無時(shí)無刻不在調(diào)整著操縱桿,，稍有疏忽就會(huì)墜毀,。這兩方面且主要是控制上的困難，讓垂直起降飛行器的控制非常困難,。這個(gè)特性也讓來源于固定翼飛控的團(tuán)隊(duì)在應(yīng)對(duì)垂直起降飛行時(shí)顯得束手無策,，以往積累的固定翼飛行控制策略可借鑒意義不大，甚至直接使用原有的空速進(jìn)行控制還經(jīng)常導(dǎo)致致命的摔機(jī),。

風(fēng)靡一時(shí)的開源飛控代表——APM

再來說說“開源飛控”,。這可能是市面上能見到最多數(shù)量的飛控了，其來源于“DIY DRONE”時(shí)期,，最開始是為了滿足歐美“極客”,、“創(chuàng)客”對(duì)于自由飛行的夢(mèng)想。本來挺好的事情,，這里又要轉(zhuǎn)折了,！然而，“極客”這個(gè)詞被中國(guó)又玩壞了,！缺乏了分享和奉獻(xiàn)精神的中國(guó)“極客”們,，迅速將各類開源飛控直接商品化賣錢。更讓人毛骨悚然的是,，這樣的“商品”不僅賣給了中國(guó)的玩家,，更有甚者還賣給了農(nóng)業(yè)、電力,、甚至警用這類行業(yè)用戶,！

殊不知這種未商品化的天然“半成品”有著天然的基因缺乏：1）硬件器件未經(jīng)可靠性、規(guī)?；?yàn)證。開源飛控的設(shè)計(jì)初衷是供極客們二次開發(fā)或者愛好者DIY的“半成品”,，其硬件選型往往是用于移動(dòng)終端或其他機(jī)器人的消費(fèi)級(jí)器件,，意在體現(xiàn)整體系統(tǒng)架構(gòu)并控制較低成本，并未充分考慮溫度,、環(huán)境,、振動(dòng)、批量供貨等產(chǎn)品化過程；2）軟件技術(shù)體系冗余嚴(yán)重,、資源不足,。出于通用性的考慮，目前開源飛控適配幾乎所有類型的飛行器,、通信協(xié)議中預(yù)留了大量負(fù)載字段,、占用了幾乎大部分系統(tǒng)資源等等，這些特性會(huì)造成過度冗余的底層程序,、控制策略,、通信協(xié)議段、不足的內(nèi)存及計(jì)算資源,，后續(xù)的開發(fā)會(huì)持續(xù)處于“對(duì)付”的狀態(tài),，造成產(chǎn)品不穩(wěn)定。

最后嘮一嘮“自研飛控”的事,。目前幾家知名的無人機(jī)公司都是從自研飛控起家的,，基本上都經(jīng)歷了10年以上的技術(shù)沉淀，為什么呢,？因?yàn)椤?0年前還木有開源飛控,！這些團(tuán)隊(duì)都是電容電阻逐個(gè)畫到板子上、代碼一行一行碼到屏幕上,。開發(fā)過程往往是模塊化搭建的,，比如先開發(fā)傳感器采集、舵機(jī)/電機(jī)控制,，再調(diào)試獨(dú)立通道從航向,、轉(zhuǎn)速、定高,、俯仰,、橫滾等讓飛行器穩(wěn)定，隨后是穩(wěn)定懸停,，到這里已經(jīng)是成功一大步了,，最后是航線飛行，可以按照設(shè)定航跡點(diǎn)自動(dòng)飛行,。至此基本完成了“自研飛控”的基本過程,，這里看起來短短幾行字，我們的飛控攻城獅們至少要經(jīng)歷幾年的時(shí)間,，還是一切順利的情況下,！自研飛控確實(shí)耗時(shí)耗力，但帶來的好處是由于對(duì)硬件和軟件的充分理解,，后續(xù)的開發(fā)和改進(jìn)會(huì)大大加速,，遇到任何問題的改進(jìn)速度也會(huì)大大加快。也正是因?yàn)檫@些原因，前期的有效積累奠定了目前幾個(gè)知名無人機(jī)公司的快速發(fā)展,。

“魚龍混雜的市場(chǎng)”——如何判定一款好飛控,？

問題來了，什么是好飛控呢,？怎么選飛控呢,？衡量飛控“好壞”主要考慮四個(gè)方面：適配、穩(wěn)定,、功能,、服務(wù)。

適配——目前眾多無人機(jī)廠商中擁有自己飛控技術(shù)的較少,，多數(shù)廠家走了一條設(shè)計(jì),、研發(fā)、生產(chǎn)機(jī)體,，采購(gòu)成熟飛控,，最后開拓市場(chǎng)渠道的道路，這有利于公司的快速起步并且占領(lǐng)市場(chǎng)制高點(diǎn),。然而,，不同廠商的設(shè)計(jì)思路不同、針對(duì)用戶不同,、適應(yīng)場(chǎng)景不同,，造成飛行器機(jī)體的千差萬別。從單旋翼到多旋翼,、從四軸到八軸,、從開放式到函道式、從油動(dòng)到電動(dòng),，如果選擇一款飛控不僅能夠快速適配自己公司設(shè)計(jì)的飛機(jī),，還能保證飛的又穩(wěn)又好，您一定覺得成功不遠(yuǎn)了,，想偷著笑,。如果同一款飛機(jī)能把您公司不同類型、不同款的飛機(jī)一起搞定,，那真是要笑出聲來了,，這樣不僅可以提高研發(fā)效率，更能減少維護(hù)成本,。

穩(wěn)定——相比起兩年前,，現(xiàn)在飛控已經(jīng)基本穩(wěn)定、市場(chǎng)也趨于成熟,，沒有試用過的客戶基本是不會(huì)出手了,。可試用如何看出穩(wěn)定,、可靠呢,？這里可以用“三看”訣竅：“一看”公司產(chǎn)能，年產(chǎn)至少達(dá)到1000套以上各類工藝流程,、質(zhì)量管理,、測(cè)試體系才能基本走通、健全,；“二看”器件篩選,，工業(yè)級(jí)以上的產(chǎn)品尤其是需要“歸零”管理的產(chǎn)品器件篩選非常重要，需要考察公司在器件篩選的流程,、篩選率等,，確定基礎(chǔ)器件的穩(wěn)定；“三看”測(cè)試環(huán)境,，飛控產(chǎn)品屬于“零容忍”故障產(chǎn)品,，至少需要經(jīng)歷模塊級(jí)測(cè)試、產(chǎn)品級(jí)測(cè)試,、系統(tǒng)級(jí)測(cè)試,。雖然產(chǎn)品形態(tài)是飛控，但必須要經(jīng)過整機(jī)安裝后的飛行測(cè)試再拆裝復(fù)原才能出廠,。不得不說一句,，上述的測(cè)試如果你以為正常抽檢即，可那就錯(cuò)了,！要全檢,！全檢！全檢,！

功能——不得不承認(rèn),，現(xiàn)在的飛控還不能稱為完全成熟，炸機(jī)率普遍還處于3%-20%的較高水平,，但并不能阻止我們對(duì)功能的不懈追求,。一般來講，“開源飛控”由于豐富的生態(tài),，對(duì)于外在功能性需求響應(yīng)較快,；而“自研飛控”對(duì)于功能性定制更深入，對(duì)于系統(tǒng)性功能需求的開發(fā)周期更短,。目前飛控除了基本飛行功能外,，主要功能包括：1）高精度定位及控制，也就是我們俗稱的差分GPS,；2）地勢(shì)變化的自動(dòng)跟蹤,，主要用在農(nóng)田噴灑,；3）自動(dòng)避障功能，可以保證飛行過程中不對(duì)飛行器造成傷害,；4）飛行規(guī)劃定制,，客戶可以在使用過程中定義A-B點(diǎn)飛行、指定區(qū)域覆蓋飛行,、飛行任務(wù)中斷續(xù)飛等,；5）手持終端任務(wù)規(guī)劃與監(jiān)控，通過手機(jī),、PAD,、筆記本等設(shè)備下達(dá)飛行任務(wù)并實(shí)時(shí)任務(wù)監(jiān)控；6）遠(yuǎn)程監(jiān)控及分析,，通過移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程異地對(duì)飛行過程進(jìn)行監(jiān)控并分析運(yùn)行狀態(tài)及故障,。

服務(wù)——前三個(gè)判斷飛控好壞的關(guān)鍵詞大家都能理解，說到服務(wù)很多人會(huì)摸不著頭腦,。其實(shí)這一條還真是一個(gè)特別重要的因素,，尤其是對(duì)B端的客戶。以農(nóng)業(yè)植保應(yīng)用為例,，農(nóng)田施藥的作業(yè)季在3月到10月,，而旺季主要集中在5-8月，需要高強(qiáng)度,、大負(fù)荷,、不間斷作業(yè)，在溫差大,、濕度大,、環(huán)境復(fù)雜的農(nóng)田出現(xiàn)各類故障在所難免。優(yōu)質(zhì)的服務(wù)需要7x24小時(shí)提供不間斷技術(shù)支持,、配件更新,、調(diào)試指導(dǎo)，才能讓使用者最大限度減小損失,、獲取效益,，而且這些專業(yè)的服務(wù)目前只有飛控生產(chǎn)廠商才能做的最好。

“十年磨一劍”——飛控的研發(fā)到底有多難,？

如果說“飛控是無人機(jī)核心技術(shù)之一”,，我想沒有人會(huì)否認(rèn)，而現(xiàn)實(shí)是大多數(shù)無人機(jī)廠商并不完全掌握這項(xiàng)技術(shù),，大家看不到重要性么,？非也！其實(shí)很多廠商都曾嘗試過自主研發(fā),，但絕大多數(shù)都由于技術(shù)積累薄弱,、可靠性不高,、技術(shù)迭代速度慢等因素而中途放棄，發(fā)自肺腑地說“搞飛控還真的挺難”,！

先來看看無人機(jī)飛控的技術(shù)現(xiàn)狀,，由易到難基本分成三個(gè)層次：“飛行”、“感知”,、“交互”。第一級(jí)“飛行”,，指無人機(jī)了解自身狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)上,，可以通過地面人員遙控、移動(dòng)端設(shè)置路線或遠(yuǎn)程指令完成預(yù)定航線的自動(dòng)飛行,，這是飛行控制的入門階段,，練好這一級(jí)可以完成一些基本的任務(wù)了，比如空曠區(qū)域的遠(yuǎn)程偵察,?？蓱?yīng)用在農(nóng)業(yè)、物流,、巡檢等復(fù)雜環(huán)境怎么辦,？樓房能躲開么？能找到合適降落地點(diǎn)么,？

不行,，必須升至第二級(jí)“感知”。感知層次是指無人機(jī)不僅了解自身狀態(tài),，對(duì)外界環(huán)境也要通過傳感器了如指掌,。感知通過傳感器選型、數(shù)字濾波,、多傳感器數(shù)據(jù)融合,、基于感知的路徑規(guī)劃等技術(shù)，讓無人機(jī)在復(fù)雜環(huán)境中完成任務(wù)且飛行自如,。

飛控等級(jí)修煉到這應(yīng)該差不多吧,？還有？沒錯(cuò),！你有沒有想過,，今天無人機(jī)的技術(shù)狀態(tài)類似地面機(jī)器人50年前的情形——穩(wěn)定的行走、越過障礙物,、把拍攝的場(chǎng)景錄下來,。而今的地面機(jī)器人不僅會(huì)“感知”，復(fù)雜“交互”的能力讓他們完成諸如拆彈,、換電瓶這樣的工作游刃有余,。無人機(jī)為什么不能“交互”呢,？為什么不能空中進(jìn)行危險(xiǎn)品的采樣、輸電線路損壞器件的維修更換,、貨物的自動(dòng)抓取與運(yùn)輸,？“Nothing is Impossible”！交互是在感知的基礎(chǔ)上,，在了解了外界環(huán)境后對(duì)環(huán)境中的目標(biāo)進(jìn)行交互作業(yè)的過程,。

按照這種方式分類，目前的無人機(jī)基本處于1.5級(jí)水平,，那么飛控的開發(fā)在不同技術(shù)層級(jí)到底難在哪,？如何克服這些難點(diǎn)呢？

首先來看看“飛行”,。垂直起降無人機(jī)最大的控制特性就是其靜不穩(wěn)定特性,，類似用指尖平穩(wěn)地托起一支筷子，必須不停的調(diào)整姿態(tài),、位置得以平衡,。人最快的反應(yīng)速度大約每秒5次，而無人機(jī)要想達(dá)到優(yōu)秀的控制性能,，需要每秒300次的感知和計(jì)算,，任何一次的計(jì)算錯(cuò)誤或計(jì)算中斷的結(jié)果都是機(jī)器墜毀任務(wù)停止。一套完整的飛控全部器件接近1000個(gè),，是一部復(fù)雜手機(jī)的幾倍,，下至OEM安卓機(jī)上至蘋果，死機(jī)對(duì)于使用者僅僅是重啟加一聲嘆息的事,，而對(duì)于無人機(jī)則無法接受,。這些部件首先要保證自身運(yùn)轉(zhuǎn)正常，其次要之間的電氣,、通信正常,，組裝后要經(jīng)歷各種測(cè)試、機(jī)體振動(dòng)的沖擊,，最后要求忍受住風(fēng)吹日曬及老化過程,！艾瑪，好難,！想把“飛行”搞好,，先要一套完善可擴(kuò)展的硬件系統(tǒng)架構(gòu)，具備強(qiáng)大的計(jì)算能力以及高帶寬的總線通信能力,；其次器件要根據(jù)飛行需求按照商業(yè),、工業(yè)、軍工不同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)選擇,；在實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)上構(gòu)建具有自身及環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的控制算法,；最后,，在使用前進(jìn)行溫度、壓力,、振動(dòng),、電磁兼容、飛行性能等全科目全產(chǎn)品檢驗(yàn),。

科幻電影里的人機(jī)感知或許很快就會(huì)成為現(xiàn)實(shí)

再來看看“感知”,。人類總喜歡用自己的標(biāo)準(zhǔn)衡量其他事物，在我們的思維里好萊塢大片里變形金剛的能力應(yīng)該是習(xí)以為常容易做到的,。殊不知,，人類經(jīng)歷了多少年的進(jìn)化才有了今天豐富的感知和思維能力，機(jī)器人的歷史呢,？如果這么看，機(jī)器人的演化速度還更快些呢,。人感知世界主要靠看,，眼睛具有極高的分辨率、自動(dòng)變焦,、自動(dòng)調(diào)焦,、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)光圈……各種自動(dòng),，而目前無人機(jī)感知用到的攝像機(jī)和計(jì)算能力比人的能力還差十萬八千里呢,！智能引入其他傳感器，比如激光,、聲納,、雷達(dá)等，每種傳感器的特性不同,，需要將這些流媒體,、離散矩陣等結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)歸攏好形成合力，物理,、數(shù)學(xué),、電子、電路等知識(shí)缺一不可??！要做好“感知”也并非不可能，先要針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的環(huán)境變量,、復(fù)雜程度,、精度要求、響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行感知傳感器的硬件選型和組合,；其次進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步整理,、深度數(shù)據(jù)融合,；最后基于感知結(jié)果以及飛行器的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行任務(wù)、路徑的重規(guī)劃,。

“交互”層級(jí),，想想都難！不妨讓我們腦洞大開一下,，某天發(fā)生大面積停電,，無人機(jī)通過巡查發(fā)現(xiàn)了一處輸電線路破損，這時(shí)飛機(jī)伸出機(jī)械手抓,，熟練地廢件摘除,、取出備件、更換,、纏繞絕緣膠帶,、放回工具，飛回基地完成任務(wù),?？此撇黄鹧鄣倪^程，卻因?yàn)樗胁僮鞫荚诳罩卸惓ＦD難,。我們都看到過在空間站上進(jìn)行維修任務(wù)的航天員,、水下作業(yè)的潛航員，他們的任何動(dòng)作都非常困難,，就是因?yàn)樗麄兌继幵趹腋顟B(tài),，任何的力都會(huì)產(chǎn)生反作用力導(dǎo)致定位、操作的不確定性,。無人機(jī)空中交互也類似,，在于目標(biāo)接觸過程中會(huì)產(chǎn)生反作用力影響飛行平穩(wěn)，而飛行姿態(tài)的影響又會(huì)導(dǎo)致操作力的變化,，進(jìn)入一個(gè)惡性循環(huán),。要實(shí)現(xiàn)空中的有效交互首先要在時(shí)變的環(huán)境下進(jìn)行精確的預(yù)測(cè)性感知，判斷在反作用力后系統(tǒng)的狀態(tài),；其次要考慮通過整體建?；蚪怦羁刂葡僮鞅郾旧磉\(yùn)動(dòng)過程對(duì)飛行器的影響；最后保證在操作臂與目標(biāo)接觸及移動(dòng)過程中,，外力/力矩對(duì)飛行器的影響最小,，實(shí)現(xiàn)安全交互任務(wù)。

“敢問路在何方”——飛控未來十年的技術(shù)發(fā)展

洋洋灑灑幾千字,，用10年的積淀回顧了飛控的發(fā)展史,、如何選擇、技術(shù)難點(diǎn)以及解決思路，如果再往后看10年,，未來的飛控還會(huì)是核心么,？技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是什么呢？

硬件SoC化,。片上系統(tǒng)（System on Chip,， SoC）入侵無人機(jī)飛控就是這兩年的事情，高通,、Intel,、英飛凌、華為海思等紛紛通過投資,、收購(gòu)消費(fèi)無人機(jī)團(tuán)隊(duì)或企業(yè)進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng),。飛控SoC之所以選擇消費(fèi)級(jí)無人機(jī)作為突破口，主要原因是此類無人機(jī)數(shù)量大,，對(duì)于SoC帶來的投入產(chǎn)出比更好,；另一方面消費(fèi)級(jí)無人機(jī)比商用無人機(jī)應(yīng)用環(huán)境更理想，對(duì)可靠性,、平均無故障時(shí)間要求更低,。而通過股權(quán)形式與無人機(jī)企業(yè)深度結(jié)合是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的芯片廠商只有硬件的能力，需要與無人機(jī)企業(yè)在軟件方面深度結(jié)合和定制開發(fā),，這里也足見飛控軟件的難度之大,，國(guó)際化的大企業(yè)也很難搞定,。而未來飛控的硬件SoC化不可阻擋,，只是在消費(fèi)之外的領(lǐng)域需要更長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)培養(yǎng)和技術(shù)迭代的過程，在解決了上述問題后,，SoC將帶來極大的成本降低,，更多的飛控企業(yè)會(huì)更專注于應(yīng)用層、數(shù)據(jù)端的技術(shù)開發(fā),。

軟件模塊化,。硬件SoC化后會(huì)帶來硬件結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，為軟件的升級(jí)迭代提供了更好的生態(tài),，不同開發(fā)者之間可以通過標(biāo)準(zhǔn)的底層驅(qū)動(dòng)支持及通信協(xié)議分享軟件的代碼,。（聽起來有點(diǎn)像現(xiàn)在的開源飛控，YES?。┎煌瑐鞲衅魈幚沓绦?、不同飛行控制算法、不同任務(wù)規(guī)劃模塊,、不同診斷軟件將被定義為模塊化程序,，這些模塊將通過付費(fèi)或其他形式形成飛控軟件的商業(yè)模式，大大降低了新功能開發(fā)的難度，將更多的注意力集中在任務(wù)層或業(yè)務(wù)層,。

系統(tǒng)終端化或?qū)⑽磥碛绊懨恳粋€(gè)人

系統(tǒng)終端化,。目前的無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用還是將飛行器視為核心資產(chǎn)，所有的人力,、財(cái)力,、物力都圍繞著飛行器本身轉(zhuǎn)，預(yù)期通過無人機(jī)的使用愉悅?cè)藗冃那榛蛘咴谏a(chǎn)中創(chuàng)造價(jià)值,。目前這個(gè)階段有點(diǎn)像80年代的人們使用大哥大,，當(dāng)個(gè)寶貝一樣但卻沒有發(fā)揮其很大的作用；而現(xiàn)在的手機(jī)已經(jīng)終端化,，僅僅是遍布全球的終端,，人們從終端獲取全球有益信息的同時(shí)也在貢獻(xiàn)著自身的價(jià)值。未來無人機(jī)在各類應(yīng)用中更像是布撒的一系列終端設(shè)備,，飛控作為無人機(jī)的核心會(huì)在終端化過程中扮演重要作用,，無論在消費(fèi)、農(nóng)業(yè),、巡視等各領(lǐng)域,，飛控將成為數(shù)據(jù)終端的核心，大量的飛行狀態(tài),、任務(wù)數(shù)據(jù),、載荷狀態(tài)會(huì)被記錄、回傳,、分發(fā),，用戶或其他利益相關(guān)方會(huì)通過付費(fèi)等商業(yè)模式獲取終端的有用信息。

通信網(wǎng)絡(luò)化,。無人機(jī)發(fā)展了上百年,，絕大多數(shù)情況下的通信都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接聯(lián)系，無論是早期的遙控盒還是航模遙控器,、無論是便攜式電腦地面站還是手持終端任務(wù)管理器,，無非是通過加大功率通過LF（低頻）到HF（高頻）甚至到UHF（特高頻）等波段進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。隨著美國(guó)GPS戰(zhàn)略,，可以通過衛(wèi)星進(jìn)行各類無人機(jī)等終端的組網(wǎng),，但目前其由于帶寬、成本等問題而無法在商用中廣泛推廣,。隨著智能手機(jī)增長(zhǎng)率的放緩以及無人機(jī)終端化的趨勢(shì),，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商們也敏銳捕捉到了商機(jī)，紛紛推出了面向無人機(jī)應(yīng)用的移動(dòng)通信解決方案,。這類方案目前采用成熟商用2G,、3G,、4G網(wǎng)絡(luò)，通過定義套餐,、開發(fā)貼片SIM卡組件,、天線定制等方式，使無人機(jī)作為終端接入商用網(wǎng)絡(luò),。雖然還存在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,、覆蓋區(qū)域不全等因素，但隨著無人機(jī)數(shù)據(jù)價(jià)值的增加,、移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展驅(qū)動(dòng)以及無人機(jī)管控壓力的增大,，在不久的將來借助運(yùn)營(yíng)商的飛控網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)不可阻擋。

無人機(jī)+大數(shù)據(jù)或?qū)硪粓?chǎng)全新的產(chǎn)業(yè)變革

數(shù)據(jù)可視化,。在大數(shù)據(jù)時(shí)代,，沒有人否認(rèn)原始數(shù)據(jù)的重要性。無人機(jī)+大數(shù)據(jù)喊了也有一段時(shí)間了,，但目前受到終端化剛起步,、網(wǎng)絡(luò)化未完全落地、數(shù)據(jù)來源少等因素,，無人機(jī)的大數(shù)據(jù)時(shí)代還沒有真正來臨,。無人機(jī)數(shù)據(jù)與其他大數(shù)據(jù)最大的區(qū)別在于行業(yè)垂直度深。在不考慮消費(fèi)娛樂應(yīng)用的前提下,，無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域有幾十種,，而每一種都有其已有的、較深壁壘的行業(yè)模式,，各類不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)融合的可能性不大,。一飛智控的百思智云平臺(tái)正是基于無人機(jī)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算思維構(gòu)建的無人機(jī)作業(yè)管理平臺(tái),，目前百思智云平臺(tái)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)作業(yè)任務(wù)數(shù)據(jù)的可視化,，隨著無人機(jī)的廣泛應(yīng)用和作業(yè)任務(wù)數(shù)據(jù)的急劇增長(zhǎng),，未來還將實(shí)現(xiàn)作業(yè)工具,、作業(yè)方案和作業(yè)效果的數(shù)據(jù)可視化，為無人機(jī)的商業(yè)應(yīng)用提供更精細(xì)化的管理解決方案,。在未來無人機(jī)發(fā)展過程中不應(yīng)空泛強(qiáng)調(diào)大數(shù)據(jù)的意義,，而更應(yīng)通過飛控的數(shù)據(jù)搜集能力獲取高頻率的有效信息進(jìn)行分析，得到能夠給行業(yè)帶來價(jià)值的“可視化”數(shù)據(jù),，直接為行業(yè)服務(wù),。