一、無人機是什么
無人機是無人駕駛飛機的簡稱(Unmanned Aerial Vehicle),,是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置的不載人飛機,,包括無人直升機、固定翼機,、多旋翼飛行器,、無人飛艇、無人傘翼機,。廣義地看也包括臨近空間飛行器(20-100 公里空域),,如平流層飛艇、高空氣球,、太陽能無人機等,。從某種角度來看,無人機可以在無人駕駛的條件下完成復(fù)雜空中飛行任務(wù)和各種負載任務(wù),,可以被看做是“空中機器人”,。
按照不同平臺構(gòu)型來分類,無人機可主要有固定翼無人機,、無人直升機和多旋翼無人機三大平臺,,其它小種類無人機平臺還包括傘翼無人機、撲翼無人機和無人飛船等,。固定翼無人機是軍用和多數(shù)民用無人機的主流平臺,,最大特點是飛行速度較快;無人直升機是靈活性最強的無人機平臺,,可以原地垂直起飛和懸停;多旋翼(多軸)無人機是消費級和部分民用用途的首選平臺,,靈活性介于固定翼和直升機中間(起降需要推力),,但操縱簡單、成本較低,。
按不同使用領(lǐng)域來劃分,,無人機可分為軍用,、民用和消費級三大類,對于無人機的性能要求各有偏重:1)軍用無人機對于靈敏度,、飛行高度速度,、智能化等有著更高的要求,是技術(shù)水平最高的無人機,,包括偵察,、誘餌、電子對抗,、通信中繼,、靶機和無人戰(zhàn)斗機等機型;
2)民用無人機一般對于速度,、升限和航程等要求都較低,,但對于人員操作培訓、綜合成本有較高的要求,,因此需要形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈提供盡可能低廉的零部件和支持服務(wù),,目前來看民用無人機最大的市場在于政府公共服務(wù)的提供,如警用,、消防,、氣象等,占到總需求的約 70%,,而我們認為未來無人機潛力最大的市場可能就在民用,,新增市場需求可能出現(xiàn)在農(nóng)業(yè)植保、貨物速度,、空中無線網(wǎng)絡(luò),、數(shù)據(jù)獲取等領(lǐng)域;
3)消費級無人機一般采用成本較低的多旋翼平臺,,用于航拍,、游戲等休閑用途。
(圖 :世界民用無人機使用領(lǐng)域構(gòu)成)
二,、無人機技術(shù)難點
1,、飛控系統(tǒng)是無人機的“駕駛員” - 更精確、更清晰
飛控子系統(tǒng)是無人機完成起飛,、空中飛行,、執(zhí)行任務(wù)和返場回收等整個飛行過程的核心系統(tǒng),飛控對于無人機相當于駕駛員對于有人機的作用,,我們認為是無人機最核心的技術(shù)之一,。飛控一般包括傳感器、機載計算機和伺服作動設(shè)備三大部分,,實現(xiàn)的功能主要有無人機姿態(tài)穩(wěn)定和控制,、無人機任務(wù)設(shè)備管理和應(yīng)急控制三大類,。

2,、導航系統(tǒng)是無人機的“眼睛”,多技術(shù)結(jié)合是未來方向
導航系統(tǒng)向無人機提供參考坐標系的位置,、速度,、飛行姿態(tài),引導無人機按照指定航線飛行,,相當于有人機系統(tǒng)中的領(lǐng)航員,。無人機載導航系統(tǒng)主要分非自主(GPS 等)和自主(慣性制導)兩種,但分別有易受干擾和誤差積累增大的缺點,,而未來無人機的發(fā)展要求障礙回避,、物資或武器投放、自動進場著陸等功能,,需要高精度,、高可靠性、高抗干擾性能,,因此多種導航技術(shù)結(jié)合的“慣性 + 多傳感器 +GPS+ 光電導航系統(tǒng)”將是未來發(fā)展的方向,。
3、動力系統(tǒng) - 渦輪有望逐步取代活塞,,新能源發(fā)動機提升續(xù)航能力
不同用途的無人機對動力裝置的要求不同,,但都希望發(fā)動機體積小、成本低、工作可靠:
1)無人機目前廣泛采用的動力裝置為活塞式發(fā)動機,,但活塞式只適用于低速低空小型無人機;
2)對于一次性使用的靶機,、自殺式無人機或?qū)?,要求推重比高但壽命可以短?-2h),一般使用渦噴式發(fā)動機,;
3)低空無人直升機一般使用渦軸發(fā)動機,,高空長航時的大型無人機一般使用渦扇發(fā)動機(美國全球鷹重達 12t);
4)消費級微型無人機(多旋翼)一般使用電池驅(qū)動的電動機,,起飛質(zhì)量不到 100 克,、續(xù)航時間小于一小時。
往前看,,我們認為隨著渦輪發(fā)動機推重比,、壽命不斷提高、油耗降低,,渦輪將取代活塞成為無人機的主力動力機型,,太陽能、氫能等新能源電動機也有望為小型無人機提供更持久的生存力,。
4,、數(shù)據(jù)鏈是“放風箏的線” – 從獨立專用系統(tǒng)向全球信息格柵(GIG)過渡
數(shù)據(jù)鏈傳輸系統(tǒng)是無人機的重要技術(shù)組成,負責完成對無人機遙控,、遙測,、跟蹤定位和傳感器傳輸,上行數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)對無人機遙控,、下行數(shù)據(jù)鏈執(zhí)行遙測,、數(shù)據(jù)傳輸功能。普通無人機大多采用定制視距數(shù)據(jù)鏈,,而中高空,、長航時無人機則都會采用視距和超視距衛(wèi)通數(shù)據(jù)鏈。
現(xiàn)代數(shù)據(jù)鏈技術(shù)的發(fā)展推動者無人機數(shù)據(jù)鏈向著高速,、寬帶,、保密、抗干擾的方向發(fā)展,,無人機實用化能力將越來越強,。往前看,隨著機載傳感器,、定位的精細程度和執(zhí)行任務(wù)的復(fù)雜程度不斷上升,,對數(shù)據(jù)鏈的貸款提出了很強的要求,未來隨著機載高速處理器的突飛猛進,預(yù)計幾年后現(xiàn)有射頻數(shù)據(jù)鏈的傳輸速率將翻倍,,未來在全天候要求低的領(lǐng)域可能還將出現(xiàn)激光通訊方式,。
從美國制定的無人機通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略上看,數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)從最初 IP 化的傳輸,、多機互連網(wǎng)絡(luò),,正在向衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換傳輸,以及最終的完全全球信息格柵(GIG)配置過渡,,為授權(quán)用戶提供無縫全球信息資源交互能力,,既支持固定用戶、又支持移動用戶,。
三,、無人機發(fā)展緣起

1、軍用技術(shù)溢出,,成本下降引爆民用市場
戰(zhàn)爭是無人機發(fā)展的頭號牽引力,,20 世紀末經(jīng)歷三大技術(shù)發(fā)展浪潮
毫無疑問,無人機發(fā)展的初期是為了純粹的軍事用途:一戰(zhàn)時期英國研制的世界第一款無人機被定義為“會飛的炸彈”,,二戰(zhàn)時期德軍已經(jīng)開始大量應(yīng)用無人駕駛轟炸機參戰(zhàn),;二戰(zhàn)后無人機研發(fā)的中心出現(xiàn)在美國和以色列,用途延伸至戰(zhàn)地偵察和情報搜集,,無人機被派往朝鮮,、越南和海灣戰(zhàn)場協(xié)助美軍和以色列軍隊作戰(zhàn)。正是由于無人機在偵查方面低成本,、控制靈活,、持續(xù)時間長的天然優(yōu)勢,各國軍隊相繼投入大量經(jīng)費研發(fā)無人機系統(tǒng),。
無人機技術(shù)在 20 世紀末經(jīng)歷了三次發(fā)展浪潮,、真正進入了第一個“黃金時代”:
1)1990 年后,全球共有 30 多個國家裝備了師級(大型)戰(zhàn)術(shù)無人機系統(tǒng),,代表機型有美國“獵人”,、“先驅(qū)者”,以色列“偵察兵”,、“先鋒”等,;
2)1993 年后,中高空長航時軍用無人機得到迅速發(fā)展,,以美國“蒂爾”無人機發(fā)展計劃為代表,,在波黑戰(zhàn)爭中大放異彩;
3)20 世紀末,,旅團級(中小型)固定翼和旋翼戰(zhàn)術(shù)無人機系統(tǒng)出現(xiàn),,其體積小,、價格更低、機動性好,,標志著無人機進入大規(guī)模應(yīng)用時代,。
早期的航空技術(shù)解決的是無人機能夠飛行的問題,而 20 世紀 80 年代以來現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展為無人機更高的飛行性能,、更好的可靠性提供了條件,,其中:
1)智能化:自主飛控技術(shù)、急劇攀升的計算機處理能力推動無人機向智能化發(fā)展,,真正成為“會思考”的空中機器人;
2)高速帶寬:高速寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈實現(xiàn)無人機組網(wǎng)和互相連通,,無人機編組,、空地裝備聯(lián)合成為可能;
3)更輕的材料和傳感器:材料科學和微機電技術(shù)進一步減輕無人機平臺重量,、提高精確度,;
4)更強的續(xù)航能力:電池續(xù)航能力的大幅上升,以及新能源技術(shù)賦予無人機更長的飛行時間,。
2,、 技術(shù)向民用外溢,無人機產(chǎn)業(yè)化進入普及時代
由于軍用無人機在”3D”(DULL,DIRTY,DANGEROUS) 環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)的顯著優(yōu)勢以及靈活機動的特性,,民用各行各業(yè)對無人機的應(yīng)用也翹首以盼,。但相比軍用無人機近百年的發(fā)展歷史,民用無人機在上世紀 80 年代軍用無人機的現(xiàn)代系統(tǒng)得到大發(fā)展的基礎(chǔ)上才開始嘗試應(yīng)用,,各領(lǐng)域全面開花應(yīng)用只有 10 余年時間,。
日本的民用無人機開發(fā)較早:早在 1983 年雅馬哈公司采用摩托車發(fā)動機,開發(fā)了一種用于噴灑農(nóng)藥的無人直升機,,1989 年其成為實際首架成功用于試飛的無人直升機,,2002 年 CERP 公司及發(fā)明一款 JAXA 多用途民用無人機;2003 年開始,,耗時 3 年,,岐阜工業(yè)協(xié)會先后開發(fā)了 4 代無人機產(chǎn)品,主要應(yīng)用于森林防火,、地震災(zāi)害評估等領(lǐng)域,;
美國 NASA 牽頭成立世界級無人機應(yīng)用中心:2003 年美國 NASA 成立世界級的無人機應(yīng)用中心,專門研究裝有高分辨率相機傳感器無人機的商業(yè)應(yīng)用,。
近年美國國家海洋和大氣管理局用無人機追蹤熱帶風暴有關(guān)數(shù)據(jù),,借此完善颶風預(yù)警模型。2007 年森林大火肆虐時,,美國宇航局使用“伊哈納”(Ikhana)的無人機來評估大火的嚴重程度,,以及災(zāi)害的損失估算工作。2011 年墨西哥灣鉆井平臺爆炸后艾倫實驗室公司的無人機協(xié)助溢油監(jiān)測和溢油處理等。
以色列也專門組建了一個民用無人機及其工作模式的試驗委員會,,2008 年給予“蒼鷺“無人機非軍事任務(wù)執(zhí)行證書,,并與有關(guān)部門合作展開多種民用任務(wù)的試驗飛行。
歐洲在 2006 年制定并即刻實施的“民用無人機發(fā)展路線圖”,,之后歐盟擬籌夠一個泛歐民用無人機協(xié)調(diào)組織,,為解決最關(guān)鍵的空中安全和適航問題提供幫助。
中國起步早,,近年發(fā)展較快:中國上世紀 80 年代,,就將自行開發(fā)的無人機(脫胎于軍用機型)在地圖測繪和地質(zhì)勘探中做了嘗試。近些年,,專為民用研制額”黔中“1 號無人機與 2010 年順利首飛,,2011 你那國產(chǎn)”蜜蜂“28 無人機,可全自主起飛,、著陸,、懸停和航路規(guī)劃,能應(yīng)用農(nóng)業(yè)噴灑,、電力巡檢,、防災(zāi)應(yīng)急、航拍測繪,、中繼通信等,。
對于民用領(lǐng)域,無人機僅僅是一個飛行平臺,,其功能歸根到底要通過機載系統(tǒng)中的任務(wù)載荷設(shè)備來完成,。
和 To B 端各行各業(yè)無人機領(lǐng)域快速發(fā)展相比,近兩年 To C 消費端航拍,、娛樂等市場,,受益于無人機各方面技術(shù)的成熟和成本的大幅下降,可謂是爆發(fā)式發(fā)展,。深圳大疆成立于 06 年,,10 年僅幾百萬收入,13 年高達 8 億元,,14 年近 30 億元,。
3、硬件產(chǎn)業(yè)鏈成熟,、成本下降為民用&消費無人機爆發(fā)創(chuàng)造條件
近十年民用和消費級無人機市場的興起,,和硬件產(chǎn)業(yè)鏈的成熟、成本曲線不斷下降密不可分:隨著移動終端的興起,,芯片,、電池,、慣性傳感器、通訊芯片等產(chǎn)業(yè)鏈迅速成熟,,成本下降,,使智能化進程得以迅速向更加小型化、低功耗的設(shè)備邁進,。這也給無人機整體硬件的迅速創(chuàng)新和成本下降創(chuàng)造了良好條件:
芯片——目前一個高性能FPGA芯片就可以在無人機上實現(xiàn)雙CPU的功能,,以滿足導航傳感器的信息融合,實現(xiàn)無人飛行器的最優(yōu)控制,。
慣性傳感器——伴隨著蘋果在iPhone上大量應(yīng)用加速計,、陀螺儀、地磁傳感器等,,MEMS慣性傳感器從2011年開始大規(guī)模興起,,6軸、9軸的慣性傳感器也逐漸取代了單個傳感器,,成本和功耗進一步降低,成本僅在幾美元,。另外GPS芯片僅重0.3克,,價格不到5美元。
Wifi等無線通信——Wifi等通信芯片用于控制和傳輸圖像信息,,通信傳輸速度和質(zhì)量已經(jīng)可以充分滿足幾百米的傳輸需求,。
電池——電池能量密度不斷增加,使得無人機在保持較輕的重量下,,續(xù)航時間能有25-30分鐘,,達到可以滿足一些基本應(yīng)用的程度,此外,,太陽能電池技術(shù)使得高海拔無人機可持續(xù)飛行一周甚至更長時間,。
相機等——近年來移動終端同樣促進了鋰電池、高像素攝像頭性能的急劇提升和成本下降,。
4,、飛控系統(tǒng)開源,無人機飛入尋常百姓家
如果說硬件成本下降解決了無人機“身體”的問題,,近年來飛控系統(tǒng)開源化的趨勢解決了無人機“大腦”的問題,,從此無人機不再是軍用和科研機構(gòu)的專利,全世界的商業(yè)企業(yè)和發(fā)燒友都加入了無人機系統(tǒng)設(shè)計的大潮中,,是引爆民用和消費無人機市場的“爆點”,。
德國 MK 公司是多旋翼無人機系統(tǒng)開源的鼻祖,其后 2011 年美國 APM 公司開放無人機設(shè)計平臺徹底點燃了市場對無人機系統(tǒng)開發(fā)的熱情,,2012 年以后民用和消費無人機進入了加速上行的通道,。
至今,,國際無人機行業(yè)已經(jīng)形成了 APM(用戶最多)、德國 MK(最早的開源系統(tǒng)),、Paparazzi(穩(wěn)定性高,、擴展性強)、PX4 和 MWC(兼容性強)等五大無人機開源平臺,。
以 PPZ(Paparazzi)為例,,始于 2003 年的 PPZ 是一個軟硬件全開源的系統(tǒng),至今已經(jīng)形成了不僅覆蓋傳感器,、GPS,、自動駕駛軟件,同時覆蓋地面設(shè)備的全套成熟解決方案,,既可以驅(qū)動固定翼飛機,、也可以驅(qū)動旋翼機,并且可以通過地面控制軟件實時監(jiān)控飛機飛行的衛(wèi)星地圖,??梢哉f,強大的開源飛控系統(tǒng)已經(jīng)使得無人機全面進入“用戶友好”時代,。
2014 年 10 月,,著名計算機開源系統(tǒng)公司 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,,旨在為為無人機開發(fā)者提供所需要的資源,、工具和技術(shù)支持,加快無人機和機器人領(lǐng)域的發(fā)展,。根據(jù) Teal 航空市場調(diào)研公司的報告,,Dronecode 項目使未來十年世界無人機研發(fā)、測試和評估等活動的總值達到 910 億美元,。 Dronecode 開發(fā)界面囊括了無人越野車,、無人固定翼飛機、無人直升機和各種多軸旋翼無人機等,,吸收了 APM,、PX4 等多個平臺,進一步推動了系統(tǒng)開發(fā)的可視化和友好化,。
5,、 無人機相關(guān)政策: 各國政策都處于持續(xù)完善中
中國無人機相關(guān)政策: 走出了規(guī)范化的第一步

美國無人機相關(guān)政策: 商業(yè)無人機草案終出

這份規(guī)則主要適用于重量 25 千克以下的無人機,主要限定包括:
(1)飛行時間,,高速,,速度,搭載限制:它限定無人機只能在白天飛行,,且全程都必須保持在操作人員的視線范圍內(nèi),,飛行高度不得超過 150 米,時速不得超過 160 公里,。不得從人頭頂上飛過,,不得從無人機上扔東西,機體外側(cè)不得搭掛包裹,。
(2)飛行路線地點限制:無人機都必須避開飛機飛行路線和飛行限制區(qū),,必須嚴格遵守相關(guān)臨時限飛令,。無人飛機應(yīng)避開人駕駛的飛機機場至少八公里,。無人飛機飛行時,應(yīng)始終維持于無線電操作者視界以內(nèi),。
(3)駕駛員資格要求:無人機操作人員至少滿 17 歲,,需考取美國聯(lián)邦航空局無人機操作人員資格證書,并且通過 TSA(美國運輸安全管理局) 的審查要求,。
(4)另外,,關(guān)于愛好者的模型無人機,則仍然跟之前一樣不受限制,,只要不妨礙空中交通,。
英國無人機政策:世界無人機法規(guī)領(lǐng)航者

歐洲法規(guī) 2008 第 216 號監(jiān)管著所有整機重量超過 150 公斤的無人機. 無人機的設(shè)計和生產(chǎn)也必須和常規(guī)飛機一樣遵循相關(guān)的認證規(guī)范 (該規(guī)范由 EuroUSC 公司主導,,該公司獲得民航局的授權(quán)實施輕型無人機計劃), 并且必須獲得適航認證或準飛許可. 在英國, 整機重量在 20 公斤到 150 公斤的無人機需要具有英國法律下的適航性資質(zhì). 如果飛行器在半徑 500 米和低于 400 英尺的范圍或者在隔離的飛行區(qū)域內(nèi), 并且無人機和該飛行有一定的適航性保證, 英國民航局可以豁免適航性認證的需求. 英國民航局也會在自己調(diào)查和被推薦的基礎(chǔ)上頒發(fā)豁免權(quán), 當前僅有一家組織獲得了此項許可. 整機重量 20 公斤以下的無人機并不需要遵從很多主要政策要求,,但是領(lǐng)航法第 98 號文中設(shè)立了一些條件。這些條件包括禁止在管制區(qū)域或者飛機場附近飛行,,除非獲得空管局的許可,,最大高度 400 英尺和禁止在沒有英國民航局特別許可的情況下高空作業(yè)。
當前英國航空法中操控無人機并不需要認證飛行員執(zhí)照. 但是英國民航局要求所有潛在無人機操控者都掌握飛行資質(zhì),。飛行資質(zhì)可以通過完成指定課程獲得, 并有四家認證機構(gòu)運營著培訓與考試,。
四、無人機全球市場

而對于軍用和民用的市場占比,Teal Group 給出了民用市場更加樂觀的判斷(大約為年化復(fù)合增速為 9%,,到 2023 年達到 15 億美元,,當然 Teal Group 在報告中特別提到了 Google、Facebook 和 Amazon 等高科技巨頭給民用軍用無人機產(chǎn)業(yè)帶來的潛在的現(xiàn)在難以量化預(yù)判的顛覆性變化),。
我們認為,,民用無人機市場在全球范圍出現(xiàn)爆發(fā)性增長需要突破的兩個瓶頸是空域資源和安全問題,一旦在世界范圍內(nèi)這兩個問題得到解決,,人類利用無人機征服空域的想象空間將被徹底打開,,全球民用無人機市場可能呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長。

1,、民用無人機:下游需求廣泛,,進入快速發(fā)展期
民用無人機下游需求非常廣泛,包括農(nóng)業(yè),、電力石油,、檢災(zāi)、林業(yè),、氣象,、國土資源、警用,、海洋水利,、測繪、城市規(guī)劃等多個行業(yè),。近年來無人機在民用市場的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注,,如農(nóng)林植保和電力巡線兩個領(lǐng)域,無人機需求較為迫切,,且具備較大的市場規(guī)模,。我們認為其它行業(yè)的潛在需求也將逐步顯現(xiàn),,我國民用無人機市場空間巨大,將進入快速發(fā)展期,。
農(nóng)業(yè)植保:民用無人機最大市場,,農(nóng)業(yè)植保市場規(guī)模超百億
日本植保無人機已經(jīng)使用 20 多年,目前每年更新量約為 3000 架,。我們按照中日年農(nóng)藥使用量進行測算,,中國如果達到日本目前植保無人機的普及率和使用頻次,年更新量約為 30,000 架,,植保無人機價格按 50 萬元 / 架測算,,年市場規(guī)模可達 150 億元,。
電力巡檢:政策有望出臺,,市場規(guī)模超十億

2013 年 3 月,,國家電網(wǎng)公司出臺《國家電網(wǎng)公司輸電線路直升機、無人機和人工協(xié)同巡檢模式試點工作方案》,。方案指出,,建立直升機、無人機和人工巡檢相互協(xié)同的新型巡檢模式是堅強智能電網(wǎng)發(fā)展的迫切需要,,目前公司系統(tǒng)直升機巡檢作業(yè)正在逐步向規(guī)范化,、制度化方向發(fā)展,為此公司選定山東,、冀北,、山西、湖北,、四川,、重慶,、浙江,、福建、遼寧,、青海十個檢修公司作為試點單位,,利用 2-3 年時間開展開展新型巡檢模式試點工作。到 2015 年,,國網(wǎng)公司系統(tǒng)將全面推廣直升機,、無人機和人工巡檢相互協(xié)同的輸電線路新型巡檢模式。
2014 年 6 月,,中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準化中心對外發(fā)布名為《架空輸電線路無人機巡檢作業(yè)技術(shù)導則》的電力行業(yè)標準草案,,公開征求意見,。我們預(yù)計電力聯(lián)合會的無人機行業(yè)標準在今年有望正式出臺。

森林防火:需求迫切,尚處初始階段
我國擁有森林面積 1.75 億公頃,,森林蓄積量為 124.56 億立方米,,森林覆蓋率為 18.21%,既是森林資源大國,,又是森林火災(zāi)多發(fā)國家,。
目前, 國外森林防火中應(yīng)用了較多的新技術(shù)和新設(shè)備,國內(nèi)在此方面的應(yīng)用需求也日益增加, 對森林保護的投入逐漸加大,,先后運用衛(wèi)星進行資源普查,、森林火場監(jiān)視,而使用無人機系統(tǒng)對森林火情監(jiān)測還是初始階段,。
檢災(zāi):國情需要,,空間廣闊
2008 年汶川地震引發(fā)了大量崩塌、滑坡,、泥石流,、堰塞湖等次生地質(zhì)災(zāi)害, 引起災(zāi)區(qū)大部分國道、省道,、鄉(xiāng)村道路嚴重破壞, 給救災(zāi)工作造成難于想象的困難,。由于天氣因素的影響, 衛(wèi)星遙感系統(tǒng)或載人航空遙感系統(tǒng)難以及時獲取災(zāi)區(qū)的實時地面影像。 地震發(fā)生后, 多種型號的無人機航空遙感系統(tǒng)迅速進入災(zāi)區(qū), 在災(zāi)情調(diào)查,、滑坡動態(tài)監(jiān)測,、房屋與道路損害情況評估、救災(zāi)效果評價,、災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建等方面得到廣泛使用, 取得了很好的效果, 起到了其他手段無法替代的作用,。無人機航空遙感系統(tǒng)第一次大規(guī)模用于應(yīng)急救災(zāi)就取得了成功。
2013 年雅安地震搜救過程中,,國家地震災(zāi)害緊急救援隊使用旋翼無人機對災(zāi)區(qū)地形地貌,、受損情況進行空中排查,為國家地震災(zāi)害緊急救援隊的搜救工作提供了參考和依據(jù)。該無人機由國家地震災(zāi)害緊急救援隊與中國科學院沈陽自動化研究所聯(lián)合研制,,并在地震搜救過程中應(yīng)用,,探測精度達到 0.1 米,可在 200 米低空連續(xù)飛行 100 公里,。
我國自然災(zāi)害發(fā)生頻繁, 每年災(zāi)害造成的損失巨大,。災(zāi)害發(fā)生時, 為了提高救災(zāi)效率和質(zhì)量, 必須提供及時準確的災(zāi)害信息。常規(guī)災(zāi)害監(jiān)測方法周期長, 成本高, 難于滿足救災(zāi)應(yīng)急的需要,。無人機航空遙感系統(tǒng)作為衛(wèi)星遙感和載人航空遙感的補充手段, 具有實時性強,、靈活方便、外界環(huán)境影響小,、成本低的優(yōu)點, 其在災(zāi)害應(yīng)急救援方面具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景,。
2、消費級無人機市場迅速升溫
今年全球無人機市場迎來廣泛關(guān)注,,深圳市智璟科技有限公司創(chuàng)新產(chǎn)品走向前臺,,國內(nèi)極飛科技、零度智控以及國外 3D Robotics 等無人機公司產(chǎn)品和融資動作不斷,,2015 年可以說是消費級無人機元年,。
深圳市智璟科技有限公司創(chuàng)新是全球領(lǐng)先的小型無人機廠商,占據(jù)了全球民用小型無人機約 50% 的市場份額,,公司 80% 的產(chǎn)品都是銷往國外,。被硅谷認為能與蘋果比較的隱形的世界級無人機公司。公司成立于 2006 年,,最初從安裝在無人機上的控制器切入,,進而發(fā)現(xiàn)無人飛行器航拍的市場接入點,轉(zhuǎn)做整機和穩(wěn)定的飛行平臺,,以及高清數(shù)字視屏傳輸模塊,,再到如今致力于提供完整飛行影像策略。短短幾年間成長上千倍,,2013 年收入規(guī)模達到 8 億元,,被美國《時代》雜志評為 2014 年度十大創(chuàng)新工具全球第三。
深圳市智璟科技有限公司的無人機被廣泛運用于航拍,,并且很受專業(yè)及業(yè)余級攝影師們的喜歡,。
除了深圳市智璟科技有限公司的創(chuàng)新外,近年來國內(nèi)外科技公司對無人機關(guān)注熱度也迅速升溫,,無人機不僅僅是航拍的“玩具”,,更是顛覆未來的機器人:亞馬遜的 Prime Air 人機物流計劃已進入第 9 代的研發(fā),;Google 收購無人機公司 TitanAerospace 提供網(wǎng)絡(luò)覆蓋,;Facebook 也以 2000 萬美元收購英國無人機公司 Ascenta;3D Robotics 無人機已獲由其領(lǐng)投的 5 千萬美金投資;Matternet 建造無人機網(wǎng)絡(luò)向全球的偏遠農(nóng)村運送食品和醫(yī)療用品,。

五,、未來,無人機能為我們做些什么,?
除了我們已經(jīng)熟知的軍事,、商用和消費功能,能夠“上天入地”的無人機未來可能給我們的生活帶來無限的驚喜,。距離 300 米的高空沒有地面的擁擠和各種限制,,未來無人機不僅能夠扮演超級速遞員和超級警察的角色,還能夠為地面提供低成本,、機動程度極高的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋,。把無人機想象成一個“會飛的傳感器”,無人機就成了工業(yè) 4.0 的一個空中數(shù)據(jù)端口,,大至地球物理,、氣象、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù),、小至個人位置信息,,無人機將引爆一場空中的大數(shù)據(jù)革命!
1,、工業(yè)4.0的空中數(shù)據(jù)端口,!
我們認為,,作為一個“會飛的傳感器”,無人機未來在民用領(lǐng)域最具想象空間的應(yīng)用可能是作為空中的數(shù)據(jù)端口,,為連接全球的工業(yè) 4.0“大數(shù)據(jù)”系統(tǒng)提供更精確,、更強大的數(shù)據(jù)流。
從無人機最普通的巡檢功能說起,,使用無人機在全國范圍內(nèi)來巡視農(nóng)田,,可以比衛(wèi)星圖像更清晰地觀測到農(nóng)作物長勢、自然災(zāi)害,、土壤變化等信息,,無人機通過數(shù)據(jù)鏈接入全球互聯(lián)網(wǎng),可以將收集的數(shù)據(jù)實時傳輸給大宗商品分析師,,用以判斷全球農(nóng)作物期貨市場走勢,;在未來的精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中,小型無人機可以用來觀測作物是否缺水,,將信息反饋給灌溉系統(tǒng)以調(diào)節(jié)水量,。
從個人信息數(shù)據(jù)的獲取來說,無人機可以模擬 WiFi 熱點,,嗅探移動設(shè)備的 MAC 地址,,并根據(jù)信號的強度等對設(shè)備進行三角定位,搜集的信息匯總起來則可以繪制出用戶的運動地圖,,呈現(xiàn)出他通常會路過的街區(qū),、商店等,進而有條件地對用戶進行篩選,,比如向“過其門而不入”的潛在消費者推送優(yōu)惠促銷信息,。通過對個人運動軌跡的跟蹤,可以更全面地把握人群的生活習慣,,為廠商提供更精確的參考數(shù)據(jù),。此外,在緊急情況下,,也可以通過定位移動設(shè)備來拯救生命,。無人機通過受困者手機 Wi-Fi 信號來判斷受困者的位置。
這項技術(shù)和商場,、超市中常用的室內(nèi)移動設(shè)備定位技術(shù)如 iBeacon 有些許類似的地方,,均可以在用戶經(jīng)過時推送促銷信息等。不同之處在于無人機更加靈活,,可以在更加復(fù)雜的地理條件下對用戶進行定位,。
2、科技巨頭的下一站:提供靈活機動,、低成本的WIFI網(wǎng)絡(luò)接入
在全球有將近四十億的人口仍未接通互聯(lián)網(wǎng),,如何解決互聯(lián)網(wǎng)接入問題,,如 WiFi 的網(wǎng)絡(luò)部署,已成為人類十大解決難題之一,。而無人機的能耗較低,,但飛行時間卻較長,,可以為更大范圍內(nèi)的用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù),。同時無人機具有很強的機動性,可以根據(jù)某一區(qū)域內(nèi)的特殊需要來提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù),。
Google收購Titan,,用無人機搶占互聯(lián)網(wǎng)覆蓋市場
在 2014 年 4 月份收購了無人機公司 Titan Aerospace。Titan Aerospace 成立于 2012 年,,其無人機試圖取代高成本的近地衛(wèi)星,。目前已經(jīng)研制成功并開始測試無人機 Solara 50 和 60,可以通過太陽能補充動能,,在近地軌道持續(xù)航行五年而不用降落,。Solara 無人機 50 米寬,可以承載 32kg,,速度達到 104km/h,,Titan 表示通過特殊設(shè)備,其高空無人機最高可提供每秒高達 1 GB 的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù),。
據(jù)稱在收購之后,,Titan Aerospace 將會與 Google 的兩個項目進行合作,其中之一是通過高空氦氣球提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的 Project Loon,,除此以外,,Google 還計劃斥資 10 億美元,用衛(wèi)星提供互聯(lián)網(wǎng)覆蓋,。氦氣球,、無人機與衛(wèi)星三管齊下,再加上在城市推進的有線光纖接入 Google Fiber,,可見 Google 對互聯(lián)網(wǎng)入口的重視程度,。
不過,有線接入是在已有覆蓋地區(qū)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù),,而前三種無線接入方式主要解決的是覆蓋問題,。但相對而言,無人機技術(shù)可能會比氦氣球更有優(yōu)勢,,因為 Titan Aerospace 的無人機采用太陽能提供動力,,續(xù)航能力可長達一年,而氦氣球的部署成本太高,,維護難度也相對較高,;此外,,無人機的其飛行高度既高于商業(yè)飛機的海拔,又低于衛(wèi)星的高度,,使得它可以穩(wěn)定提供 1Gbps 的高速接入,。所以未來 Google 的無人機可能會在小范圍內(nèi)提供大容量服務(wù),而衛(wèi)星則用于保證低速率需求地區(qū)的覆蓋,。
Facebook 為了下一個10億的用戶,,用無人機覆蓋偏遠地區(qū)
Facebook 成立了 Connectivity Lab(連接實驗室),其使命就是開發(fā)包括衛(wèi)星,、無人機在內(nèi)的各自互聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù),。Facebook 已經(jīng)以 2000 萬美金收購另一家提供類似技術(shù)的無人機產(chǎn)商 Ascenta。Ascenta 的太陽能無人機一次上天可以在 20km 高空持續(xù)飛行,,滯空時間長達 1 個月,。Facebook 涉足無人機主要也是為了提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。為偏遠地區(qū)居民提供可用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),,以試圖贏取了下一個 10 億用戶,。
3、 會飛的配送快遞員
無人機送貨服務(wù)最著名的要數(shù)亞馬遜的 Prime Air 無人機物流計劃,,2013 年底,,亞馬遜公布了一款叫 Prime Air 的 8 翼無人機,能夠運輸一件五磅重的快遞,。Amazon 現(xiàn)在依然致力于購物領(lǐng)域,,給與用戶無窮的選擇、最低的價格,,以及未來將要實現(xiàn)的即時送達?,F(xiàn)在,亞馬遜的 Prime Air 已經(jīng)迭代進入第九代,,可負重 5 磅貨物,,而這個重量覆蓋了 86% 的品類,同時能夠達到超過 50 英里 / 小時的速度飛行,。已經(jīng)正式向 FAA 申請更大范圍的室外飛行測試,。另外 Google、UPS 等也從 2012-2013 年就開始測試無人機送貨,。

能耗每單不到0.1元——以載重以2公斤計算,包裹10km范圍內(nèi)直接硬件成本(主要是能耗)不到0.1元,,每單耗電10Ah,,不到40Wh,耗電約0.03元,;
無人機攤銷成本——以一個5000元的無人機測算,,5年的運營壽命,,加上每年20%的維護費,約6000元,,4元/天,,如果每個無人機每天完成10次任務(wù),這就意味著每個包裹攤銷成本0.4元,;
合計每單不到0.5元的成本,,相比目前的人工物流成本有明顯降低,因此從經(jīng)濟成本來看,,無人機送貨具備明顯的經(jīng)濟效益,。
無人機物流最困難的是最后的貨物投送階段,,僅知道目的地的 GPS 坐標是遠遠不夠的,。目前澳大利亞克林頓和格蘭特的方法是在無人機上加裝攝像頭,并在用戶的陽臺上放一個大盒子,,上有特定標識,,無人機通過機器視覺識別并準確投遞到用戶的陽臺上。
此外,,法規(guī)仍然是最大阻礙,。近期美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)公布無人機管理的新法草案。
在 FAA 提議的新規(guī)則中,,要求無人機必須在操作者視線內(nèi),。主要是限制商業(yè)無人機用于攝影、勘察線路,、搜救以及監(jiān)控作物等,,對于無人機物流服務(wù)不利。
4,、個人安全的空中守護者
無人機已具備物流送貨,、監(jiān)測信息、航空拍攝等各種功能,,那么能夠記錄我們?nèi)粘I畹臒o人機的誕生是否也指日可待了呢,?或許在不久的將來就能夠成為現(xiàn)實,位于上海的 AirMind 公司開發(fā)出的“Mind4”四旋翼無人機被授予了“跟蹤者無人機”的稱號,,因為它具有跟蹤某一指定人物或目標并對其進行拍攝的功能,。
‘Mind4’的設(shè)計理念是為了記錄我們的生活,甚至是記錄非人類生物,?!癕ind4”配備的攝像頭能夠覆蓋到距離指定物體 20 米以外的地方。憑借其自動導航功能,,“Mind4”跟蹤選定目標時的最大高度可達 20 米,,最遠身后距離可達 50 米,。而且還能通過手勢對其進行控制。
配備有內(nèi)置攝像頭的四旋翼無人機如今已經(jīng)廣泛普及,,但大部分無人機仍需要對其進行遠程遙控,。基于 GPS 的追蹤技術(shù)無法確保物體所處方位(即攝像頭指向的位置)的精確性,,原因在于民用 GPS 通常情況下都不精確,。
考慮到這些年來民用無人機產(chǎn)品的快速發(fā)展,像“Mind4”這類產(chǎn)品的誕生也許已經(jīng)不足為奇了,。未來更加成熟的可跟蹤記錄指定目標的無人機可對個人安全實現(xiàn)全面的監(jiān)測和保護,。試想一下:未來你的孩子上學或玩耍時,會有一支無人機艦隊隨時跟蹤掃描危險,,保護他的安全,。