2016年無(wú)人機(jī)技術(shù)突破大匯總

　　2016年即將畫上句號(hào)，回顧無(wú)人機(jī)行業(yè)一整年的發(fā)展，在諸多技術(shù)難題上獲得了喜人的突破。

　　一、動(dòng)力技術(shù)

　　續(xù)航能力是目前制約無(wú)人機(jī)發(fā)展的重大障礙，業(yè)內(nèi)人士也普遍認(rèn)為消費(fèi)級(jí)多旋翼續(xù)航時(shí)間基本維持在20min左右，很是雞肋。逼得用戶外出飛行不得不攜帶多塊電池備用，造成使用操作的諸多不便，為此有諸多企業(yè)在2016年里做出了新的嘗試。

　　1. 氫燃料電池

　　高原地區(qū)的高海拔會(huì)導(dǎo)致低含氧量、低氣壓和低氣溫，這些因素對(duì)無(wú)人機(jī)工作的影響非常大，特別是動(dòng)力系統(tǒng)方面。今年5月底，武漢眾宇動(dòng)力團(tuán)隊(duì)在新疆勝利達(dá)坂地區(qū)，順利完成了對(duì)氫燃料電池系統(tǒng)在高原應(yīng)用中功效的一系列測(cè)試，驗(yàn)證了燃料電池在低氣壓、低含氧環(huán)境中的性能變化的預(yù)計(jì)結(jié)果，也測(cè)試了系統(tǒng)在同時(shí)面臨低氣壓、低氣溫環(huán)境的工況變化，證實(shí)了之前實(shí)驗(yàn)室模擬計(jì)算的結(jié)果，用氫燃料電池作為無(wú)人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，將使其能夠有效應(yīng)對(duì)高海拔、高氣壓的困難作業(yè)環(huán)境。

　　2. 無(wú)線充電

　　倫敦帝國(guó)理工學(xué)院博士研究助理，Samer Aldhaher找到了一種方法，可以通過(guò)無(wú)線充電裝置提供電力給小型無(wú)人機(jī)。該款無(wú)線充電底座是由一個(gè)雙層印刷電路板（PCB）組成，上面蝕刻有無(wú)線電發(fā)射器。另外它還有一個(gè)13.56MHz逆變器，它能夠?yàn)殡娐钒逄峁╇娏?。為了能夠接收到無(wú)線電波，無(wú)人機(jī)外部還纏繞有導(dǎo)電銅箔膠帶。但目前只能讓無(wú)人機(jī)飛到距離無(wú)線充電底座12.7厘米高，也不能飛得太遠(yuǎn)，因?yàn)槟Ｐ蜋C(jī)上缺少板載電源，如果它飛得離充電裝置太遠(yuǎn)的話，就會(huì)關(guān)閉了。

　　3. 太陽(yáng)能續(xù)航

　　據(jù)外媒報(bào)道，無(wú)人機(jī)（UAV）太陽(yáng)能解決方案開發(fā)商Alta Devices宣布，將為無(wú)人機(jī)制造商C-Astral研發(fā)的新一代無(wú)人機(jī)提供太陽(yáng)能技術(shù)，該技術(shù)將有助于提升無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力，這款新型太陽(yáng)能電池以31.6%的太能效率打破了世界記錄，可以使無(wú)人機(jī)至少可以再多飛行兩個(gè)小時(shí)，與此同時(shí)這款太陽(yáng)能供電技術(shù)還可以做到延長(zhǎng)無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間而不會(huì)影響高性能飛機(jī)設(shè)計(jì)。

　　4. 核能供電電池

　　俄羅斯薩馬拉科羅廖夫大學(xué)新聞辦日前宣布，該?？蒲腥藛T正在研制一種核能電池，使用期可達(dá)100年。其中的新技術(shù)利用多孔碳化硅結(jié)構(gòu)保護(hù)放射性元素，能在保證安全的同時(shí)，讓核能電池工作很長(zhǎng)時(shí)間。在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，不少無(wú)人飛行器的研制者對(duì)此類電池興趣非常大，因?yàn)閷?duì)他們來(lái)說(shuō)，電源體輕且單位功率大對(duì)于滿足持續(xù)工作的要求極為重要。此外，碳化硅材料不僅能夠抗寒，還能經(jīng)受住近350攝氏度的高溫，裝有這種電池的傳感器在機(jī)械制造領(lǐng)域也極具價(jià)值。

　　

　　二、導(dǎo)航技術(shù)

　　無(wú)人機(jī)準(zhǔn)確地知道自己“在哪兒”、“去哪兒”，幾乎是類似于人類“從哪里來(lái)、到哪里去”的哲學(xué)問(wèn)題，在無(wú)人機(jī)的任何發(fā)展階段都是繞不開的問(wèn)題。

　　1. 定位技術(shù)

　　目前無(wú)人機(jī)多采用GPS定位，信號(hào)容易受到干擾。未來(lái)研究方向包括利用多信息源定位，如TV、收音機(jī)、Wi-Fi 等等信息定位，彌補(bǔ)GPS定位的不足，今年無(wú)人機(jī)RTK技術(shù)的突破，十分引人關(guān)注。

　　我們知道無(wú)人機(jī)的飛行航線依賴于導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可以根據(jù)定位系統(tǒng)所得到的信息讓無(wú)人機(jī)在指定的時(shí)間內(nèi)完成航行任務(wù)，而其精準(zhǔn)度與所搭載的定位技術(shù)直接掛鉤，基于RTK技術(shù)的無(wú)人機(jī)定位系統(tǒng)可以通過(guò)實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)和RTK差分定位信息，為無(wú)人機(jī)飛行作業(yè)提供高精度定位支持。

　　RTK的中文全稱是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法，是建立在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)上的種新的常用的GPS測(cè)量方法，與之前的GPS定位技術(shù)相比，采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，可以在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度，這項(xiàng)技術(shù)在植保無(wú)人機(jī)的作業(yè)方面更有效果，比如極飛P20V2采用的軍用級(jí)別RTK定位技術(shù)，讓航線的精度達(dá)到厘米級(jí)，不僅讓噴灑更精準(zhǔn)，也能更好的避開障礙物。

　　2. 避障技術(shù)

　　讓飛行中的無(wú)人機(jī)“長(zhǎng)眼鏡”，能夠識(shí)別飛行路徑上的障礙物，并準(zhǔn)確繞飛或懸停，是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)智能化的重要一步。今年無(wú)人機(jī)避障技術(shù)將在這些方面實(shí)現(xiàn)突破。

　　夜間避障：比如極飛為了方便夜間作業(yè)，采用了主動(dòng)近紅外照射技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是加了一個(gè)特殊的“手電筒”和并改造了“手電筒”眼睛，雙目是由兩個(gè)黑白鏡頭組成，從380-1080nm波段都可以成像，也就意味著不僅能“看見”可見光，還能看見人眼也看不見的紅外線。無(wú)人機(jī)會(huì)主動(dòng)發(fā)射近紅外線光線，雖然人眼看不到，但能作為夜晚的光源，雙目的每一個(gè)鏡頭就能接收到環(huán)境中的紅外線的反饋，經(jīng)過(guò)雙目計(jì)算后就可以「感知」到環(huán)境和障礙物了。而且避障距離和白天相比沒有變化，都是30米（角度：水平FOV65°）。

　　雙目立體視覺功能：在當(dāng)前的無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，“雙目立體視覺功能”（簡(jiǎn)稱雙目功能）日益受到重視，成為了諸多新品的標(biāo)配和宣傳點(diǎn)。大疆創(chuàng)新發(fā)布的精靈Phantom 4就運(yùn)用了立體視覺定位系統(tǒng)，由雙目視覺傳感器和一組超聲波傳感器組成，從根本上解決了懸停的精度，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定飛行的功能。

　　四維雷達(dá)技術(shù)：傳統(tǒng)的民用雷達(dá)大多只能提供二維的信息，但是，人們都生活在三維的空間里，二維信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的民用雷達(dá)都無(wú)法測(cè)量車子的高度，而這對(duì)于無(wú)人駕駛、無(wú)人機(jī)等方面的應(yīng)用就有很大的局限性。位于美國(guó)俄亥俄州的公司Oculii，開發(fā)了世界上第一個(gè)可以商用的四維雷達(dá)，使得無(wú)人機(jī)在三維空間，獲取上下左右的空間信息。

　　

　　三、通訊技術(shù)

　　無(wú)人機(jī)通信技術(shù)長(zhǎng)久以來(lái)都是行業(yè)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，怎么樣才能保障通信的安全和便捷，也是眾多專家研究的關(guān)鍵領(lǐng)域。

　　1. 5G通訊技術(shù)

　　瑞典網(wǎng)絡(luò)巨頭愛立信在8月份宣布，已經(jīng)攜手中國(guó)移動(dòng)進(jìn)行了全球首次5G無(wú)人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)人機(jī)可和手機(jī)一樣在不同的小區(qū)間切換，且能和手機(jī)和諧共處、共享基站資源，充分證明了無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的商用可行性，并且伴隨著中國(guó)移動(dòng)成功牽頭5G系統(tǒng)設(shè)計(jì)，項(xiàng)目名為R15“5G System Architecture”，該項(xiàng)目將制定《5G系統(tǒng)總體架構(gòu)及功能》及《5G系統(tǒng)基本流程》兩個(gè)基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)在2017年12月完成，這也從側(cè)面印證了無(wú)人機(jī)5G通信將在2017年搭載著春風(fēng)獲得全新的發(fā)展。

　　2. Wifi通訊技術(shù)

　　諸如Google和Facebook等公司都在做太陽(yáng)能Wi-Fi無(wú)人機(jī)，也在通過(guò)實(shí)際飛行對(duì)機(jī)身進(jìn)行測(cè)試，日前，俄“前瞻研究”基金與研究自動(dòng)控制的科研人員共同研制了代號(hào)為“貓頭鷹”的無(wú)人機(jī)，負(fù)責(zé)攜帶無(wú)線通信設(shè)備向偏遠(yuǎn)地區(qū)傳輸無(wú)線數(shù)據(jù)，其相當(dāng)于一座無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，飛行中攜有無(wú)線通話及視頻信號(hào)自主轉(zhuǎn)發(fā)器。這樣一來(lái)，它在相關(guān)空域持續(xù)巡航時(shí)，就能通過(guò)傳輸無(wú)線數(shù)據(jù)給當(dāng)?shù)貛?lái)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，更有于人們生活的便捷性。

　　回顧2016年，無(wú)人機(jī)在定位、通訊、動(dòng)力等方面都有巨大的技術(shù)突破，而其他領(lǐng)域的成果也頗為豐厚，整體看來(lái)自2015年元年的起步，到2016年全年的基礎(chǔ)，展望明年整個(gè)無(wú)人機(jī)行業(yè)將在一個(gè)新的起點(diǎn)上獲得巨大的騰飛。

　　回顧2016年，無(wú)人機(jī)在定位、通訊、動(dòng)力等方面都有巨大的技術(shù)突破，而其他領(lǐng)域的成果也頗為豐厚。此文繼續(xù)總結(jié)無(wú)人機(jī)技術(shù)突破。

　　四、飛控技術(shù)

　　飛控是無(wú)人機(jī)的大腦，也是整體最為關(guān)鍵的部分，如何保持機(jī)體平穩(wěn)飛行，不斷升級(jí)產(chǎn)品質(zhì)量，是各家企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的關(guān)鍵所在。

　　

　　縱觀現(xiàn)在的飛控市場(chǎng)，包括大疆，零度等無(wú)人機(jī)企業(yè)，都有提供一體化飛控系統(tǒng)方案，也出現(xiàn)如拓攻等新加入飛控市場(chǎng)的企業(yè)。大疆有NAZA，A2，A3等不同等級(jí)的飛控，多家植保無(wú)人機(jī)如， 埃森、全球鷹等正在使用。拓攻則有T1-A，臨沂風(fēng)云等植保無(wú)人機(jī)企業(yè)使用的正是這一款。這些一體化的飛控都是一個(gè)完整的飛控產(chǎn)品，有主控、GPS、PMU、OSD等組件，同時(shí)提供開放的SDK，無(wú)人機(jī)廠商可以針對(duì)自身的需求進(jìn)行二次開發(fā)。

　　如今，一體化飛控的需求主要集中在農(nóng)業(yè)植保、安防和巡檢領(lǐng)域，這都是大家熟知的應(yīng)用領(lǐng)域，需求龐大且現(xiàn)今技術(shù)已經(jīng)可以滿足主要需求。而在不久的將來(lái)，會(huì)有越來(lái)越多的無(wú)人機(jī)廠商加入到市場(chǎng)開拓中，通過(guò)利用市場(chǎng)上已有的一體化飛控系統(tǒng)，釋放出更多的時(shí)間去開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　五、芯片技術(shù)

　　世界著名芯片制造商如三星、英特爾均以紛紛進(jìn)駐無(wú)人機(jī)行業(yè)，研發(fā)集無(wú)線通信、傳感器集成和空間定位等功能于一體的高性能芯片，使無(wú)人機(jī)能夠獲得和個(gè)人電腦一樣的處理能力。

　　

　　今年，在加州圣克拉拉（Santa Clara）舉行的“Embedded Vision Summit”會(huì)議上，幾家芯片公司展示了自己的設(shè)計(jì)，已經(jīng)和谷歌展開合作的Movidius正是其中之一，公司宣稱它是第一塊USB深度學(xué)習(xí)模組。Movidius芯片的功耗只有1瓦特，它可以為無(wú)人機(jī)、攝像頭、機(jī)器人提供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能。

　　高通已經(jīng)發(fā)布面向驍龍神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理引擎（Snapdragon Neural Processing Engine）的軟件開發(fā)者工具包，它可以讓智能手機(jī)、無(wú)人機(jī)、其它設(shè)備更智能，能夠追蹤目標(biāo)、識(shí)別聲音。英特爾、ARM、CEVA、益華計(jì)算機(jī)（Cadence Design Systems）也試圖在芯片中加入深度學(xué)習(xí)功能。谷歌是深度學(xué)習(xí)的領(lǐng)先者，它已經(jīng)推出了開源Tensor Flow深度學(xué)習(xí)軟件，支持低能耗8位處理器，這種處理器對(duì)移動(dòng)應(yīng)用至關(guān)重要，且這些技術(shù)的突破有望在2017年使無(wú)人機(jī)的整體性能更上一個(gè)臺(tái)階。

　六、VR技術(shù)

　　目前市面上已有不少?gòu)S家將無(wú)人機(jī)與VR結(jié)合在一起，比如國(guó)外的Aerix，國(guó)內(nèi)的億航等等企業(yè)，將VR技術(shù)應(yīng)用在無(wú)人機(jī)上，在第一時(shí)間將無(wú)人機(jī)拍到的畫面實(shí)時(shí)展示在使用者眼前。用戶只要轉(zhuǎn)動(dòng)頭部便能改變鏡頭角度，再配合遙控器控制無(wú)人機(jī)，使用者即使身處地面，也能感受翱翔天際的快感，不僅可以讓用戶通過(guò)VR眼鏡來(lái)操控航拍，還能讓用戶通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)獲得新的操作樂趣。

　　

　　VR就是一個(gè)充滿前景的方向?？墒荲R技術(shù)目前并不成熟，依托無(wú)人機(jī)小攝像頭和手機(jī)帶來(lái)的VR體驗(yàn)可是說(shuō)是非常糟糕，但是我們也不能否認(rèn)廠家的努力和創(chuàng)新，只是無(wú)人機(jī)行業(yè)的門檻很高，需要長(zhǎng)期的技術(shù)積累才能做出一款完善的產(chǎn)品。VR是充滿前景的產(chǎn)業(yè)，或許在2017年無(wú)人機(jī)與VR技術(shù)的結(jié)合將更加完善和便捷。

　　七、攝像技術(shù)

　　航怕、自拍是消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)的大賣點(diǎn)，如何獲取更清晰的拍攝水平，滿足消費(fèi)者日益提高的需求，是業(yè)內(nèi)苦心鉆研的課題。

　　

　　僅僅是4K已經(jīng)無(wú)法滿足航拍愛好者了，今年美國(guó)公司Queen B RoboTIcs，推出的新款無(wú)人機(jī)Exo360，是世界上第一臺(tái)可以拍攝360全景4K視頻的無(wú)人機(jī)。而大疆時(shí)隔兩年之后發(fā)布了新款I(lǐng)nspire無(wú)人機(jī)：Inspire 2，相較于前一版本的Inspire無(wú)人機(jī)，在硬件方面又有了許多升級(jí)，最明顯是搭載雙攝像頭，為了確保無(wú)人機(jī)的速度不會(huì)對(duì)視頻拍攝質(zhì)量和畫面的穩(wěn)定性造成影響，還下調(diào)了時(shí)速。

　　或許在2017年，為了迎合市場(chǎng)需求的升級(jí)，還會(huì)有更多的企業(yè)加大對(duì)攝像技術(shù)的研發(fā)，我們很有可能在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)通過(guò)無(wú)人機(jī)拍攝到更加清晰美麗的景色。

　　八、空管技術(shù)

　　1.美國(guó)航天局（NASA）同空間技術(shù)公司聯(lián)手組成團(tuán)隊(duì)開發(fā)無(wú)人機(jī)空中交通管制系統(tǒng)的原型產(chǎn)品。

　　2.隨后，美國(guó)一家公司發(fā)布了測(cè)試版本的無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)地理空間限制系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)是為了確保無(wú)人機(jī)在500英尺高度下，安全規(guī)范飛行而設(shè)計(jì)的。

　　

　　3.在第三屆AOPA（Aircraft Owners and Pilots AssociaTIon，航空器擁有者及駕駛員協(xié)會(huì)）國(guó)際飛行訓(xùn)練展會(huì)上，中國(guó)AOPA聯(lián)合多家企業(yè)開發(fā)的針對(duì)輕小無(wú)人機(jī)的“U Cloud”無(wú)人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)宣布上線。

　　4.近日，諾基亞與阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)民航總局（UAE GCAA）建成戰(zhàn)略合作關(guān)系，計(jì)劃建成一個(gè)管理城市內(nèi)外無(wú)人機(jī)交通的全面生態(tài)系統(tǒng)，用于管理城市內(nèi)及周邊的無(wú)人機(jī)，并能夠?qū)⑵渑c人、載人飛行器以及各類聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行交互協(xié)調(diào)。

　　克里斯·安德森（Chris Anderson）是3D機(jī)器人技術(shù)公司（3D RoboTIcs）的創(chuàng)始人兼CEO。他成功發(fā)展了無(wú)人機(jī)業(yè)務(wù)，并創(chuàng)建了一個(gè)名為“DIY無(wú)人機(jī)”的大型無(wú)人機(jī)愛好者社區(qū)網(wǎng)站，他對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)今后的發(fā)展與突破也做出了預(yù)測(cè)，在他看來(lái)從2017年起，無(wú)人機(jī)將日益以尖端智能手機(jī)技術(shù)（Qualcomm Snapdragon平臺(tái)）為基礎(chǔ)； 主要軟件公司將無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)作為核心產(chǎn)品，將“實(shí)境捕捉”帶入主流；無(wú)人機(jī)收集和使用的數(shù)據(jù)量超過(guò)衛(wèi)星。這些預(yù)測(cè)或許將為企業(yè)家和投資者，在2017年的戰(zhàn)略布局指明方向，獲取巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。

　　總之，不創(chuàng)新，就死亡。歷史無(wú)法預(yù)測(cè)，但時(shí)時(shí)都在創(chuàng)造，每天都在發(fā)生，想要在無(wú)人機(jī)競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)這一片火熱的戰(zhàn)場(chǎng)獲得一席之地，沒有頂尖的自主核心技術(shù)是不可能的，希望在即將到來(lái)的2017年，各家企業(yè)能通過(guò)技術(shù)突破為我們帶來(lái)新的傳奇。