无人机知识简介

　　无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。[1]

　　无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。

　　无人机+行业应用，是无人机真正的刚需。目前在航拍、农业植保、测绘等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。[2]

　　1、发展简史

　　研制背景

　　无人机最早在20世纪20年代出现，当时是作为训练用的靶机使用的。是一个许多国家用于描述最新一代无人驾驶飞机的术语。从字面上讲，这个术语可以描述从风筝，无线电遥控飞机，到V-1飞弹从发展来的巡航导弹，但是在军方的术语中仅限于可重复使用的比空气重的飞行器。[3]

　　研发历程

　　20世纪40年代，二战中无人靶机用于训练防空炮手。

　　1945年，第二次世界大战之後将多於或者是退役的飞机改装成为特殊研究或者是靶机，成为近代无人机使用趋势的先河。随著电子技术的进步，无人机在担任侦查任务的角色上开始展露他的弹性与重要性。

　　20世纪55年到74年的越南战争，海湾战争乃至北约空袭南斯拉夫的过程中，无人机都被频繁地用于执行军事任务。

　　1982年以色列航空工业公司(IAI)首创以无人机担任其他角色的军事任务。在加利利和平行动(黎巴嫩战争)时期，侦察者无人机无人机系统曾经在以色列陆军和以色列空军的服役中担任重要战斗角色。以色列国防军主要用无人机进行侦察兵，情报收集，跟踪和通讯。

　　1991年的沙漠风暴作战当中，美军曾经发射专门设计欺骗雷达系统的小型无人机作为诱饵，这种诱饵也成为其他国家效彷的对象。

　　1996年3月，美国国家航空航天局研制出两架试验机：X-36试验型无尾无人战斗机。该机长5.7米，重88公斤，其大小相当于普通战斗机的28%。该机使用的分列式副翼和转向推力系统比常规战斗机更具有灵活性。水平垂直的机尾既减轻了重量和拉力，也缩小了雷达反射截面。无人驾驶战斗机将执行的理想任务是压制敌防空、遮断、战斗损失评估、战区导弹防御以及超高空攻击，特别适合在政治敏感区执行任务。[4]

　　20世纪晚期之前，他们不过是比全尺寸的遥控飞机小一些而已。美国军方在这类飞行器上的兴趣不断增长，因为他们提供了成本低廉，极富任务弹性的战斗机器，这些战斗机器可以被使用而不存在机组人员死亡的风险。

　　20世纪90年代，海湾战争后，无人机开始飞速发展和广泛运用。美国军队曾经购买和自制先锋无人机在对伊拉克的第二次和第三次海湾战争中作为可靠的系统。

　　20世纪90年代后，西方国家充分认识到无人机在战争中的作用，竞相把高新技术应用到无人机的研制与发展上：新翼型和轻型材料大大增加了无人机的续航时间；采用先进的信号处理与通信技术提高了无人机的图像传递速度和数字化传输速度；先进的自动驾驶仪使无人机不再需要陆基电视屏幕领航，而是按程序飞往盘旋点，改变高度和飞往下一个目标。[5] [2]

　　2、发展前景

　　高空长航时化

　　老式的无人机滞空时间短，飞行高度低，侦察监视面积小，不能连续获取信息，甚至会造成情报“盲区”，不适应现代战争的需要。为此，美国陆军研制了“蒂尔”II超高空，长航时无人机。[6]

　　隐形无人机化

　　为了对付日益增强的地面防空火力的威胁，许多先进的隐形技术被应用到无人机的研制上。一是采用复合材料、雷达吸波材料和低噪声发动机。如美军“蒂尔”II无人机除了主梁外，几乎全部采用了石墨合成材料，并且对发动机出气口和卫星通信天线作了特殊设计，飞行高度在300米以上时，人耳听不见；在900米以上时，肉眼看不见。二是采用限制红外光反射技术，在机身表面涂上能够吸收红外光的特制油漆并在发动机燃料中注入防红外辐射的化学制剂。三是减小机身表面缝隙，减少雷达反射面。四是采用充电表面涂层还具有变色的特性：从地面向上看，无人机具有与天空一样的颜色；从空中往下看，无人机呈现与大地一样的颜色。

　　空中预警化

　　美军认为，21世纪的空中侦察系统主要由无人机组成。美军计划用预警无人机取代E-3和E-8有人驾驶预警机，使唤其成为21世纪航空侦察的主力。

　　空中格斗化

　　攻击无人机是无人机的一个重要发展方向。由于无人机能预先靠前部署，可以在距离所防卫目标较远的距离上摧毁来袭的导弹，从而能够有效地克服“爱国者”或C-300等反导导弹反应时间长、拦截距离近、拦截成功后的残骸对防卫目标仍有损害的缺点。如德国的“达尔”攻击型无人机，能够有效地对付多种地空导弹，为己方攻击机开辟空中通道。以色列的“哈比”反辐射无人机，具有自动搜索、全天候攻击和同时攻击多个目标的能力。

　　3、技术特点

　　实现高分辨率影像的采集

　　无人机可实现高分辨率影像的采集，在弥补卫星遥感经常因云层遮挡获取不到影像缺点的同时，解决了传统卫星遥感重访周期过长，应急不及时等问题。

　　无人战斗机

　　无人机系统由飞机平台系统、信息采集系统和地面控制系统组成。

　　最初的一代主要以侦察机为大宗，一些无人机已经装备了武器(例如RQ-1捕食者装备AGM-114地狱火空对地导弹)。由无人机担任更多角色的军事预想，最初是轰炸和对地攻击，空对空战斗，飞行员最后一块领域。装备有武器的无人机被称为无人战斗机飞机(UCAV)。

　　发射和回收

　　新一代的无人机能从多种平台上发射和回收，例如从地面车辆、舰船、航空器、亚轨道飞行器和卫星进行发射和回收。地面操纵员可以通过计算机检验它的程序并根据需要改变无人机的航向。而其他一些更先进的技术装备、如高级窃听装置、穿透树叶的雷达、提供化学能力的微型分光计设备等，也将被安装到无人机上。[2]

　　4、工作流程

　　(1)开始界面：快捷实现任务的规划，进入任务监控界面，实现航拍任务的快速自动归档，各功能划分开来，实现软件运行的专一而稳定。

　　(2)航前检查：为保证任务的安全进行，起飞前结合飞行控制软件进行自动检测，确保飞机的GPS、罗盘、空速管及其俯仰翻滚等状态良好，避免在航拍中危险情况的发生。

　　(3)飞行任务规划：在区域空照、导航、混合三种模式下进行飞行任务的规划。

　　(4)航飞监控：实时掌握飞机的姿态、方位、空速、位置、电池电压、即时风速风向、任务时间等重要状态，便于操作人员实时判断任务的可执行性，进一步保证任务的安全。

　　(5)影像拼接：航拍任务完成后，导航航拍影像进行研究区域的影像拼接。[7]

　　5、应用

　　民用

　　警用、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业，无人机的用途广泛。

　　应用领域：电力巡检工作原理：装配有高清数码摄像机和照相机以及GPS定位系统的无人机，可沿电网进行定位自主巡航，实时传送拍摄影像，监控人员可在电脑上同步收看与操控。推荐理由：采用传统的人工电力巡线方式，条件艰苦，效率低下，一线的电力巡查工偶尔会遭遇“被狗撵”“被蛇咬”的危险。无人机实现了电子化、信息化、智能化巡检，提高了电力线路巡检的工作效率、应急抢险水平和供电可靠率。而在山洪暴发、地震灾害等紧急情况下，无人机可对线路的潜在危险，诸如塔基陷落等问题进行勘测与紧急排查，丝毫不受路面状况影响，既免去攀爬杆塔之苦，又能勘测到人眼的视觉死角，对于迅速恢复供电很有帮助。

　　应用领域：农业保险工作原理：利用集成了高清数码相机、光谱分析仪、热红外传感器等装置的无人机在农田上飞行，准确测算投保地块的种植面积，所采集数据可用来评估农作物风险情况、保险费率，并能为受灾农田定损，此外，无人机的巡查还实现了对农作物的监测。推荐理由：自然灾害频发，面对颗粒无收的局面，农业保险有时候是农民们的一根救命稻草，却因理赔难，又让人多了一肚子苦水。无人机在农业保险领域的应用，一方面既可确保定损的准确性以及理赔的高效率，又能监测农作物的正常生长，帮助农户开展针对性的措施，以减少风险和损失。

　　应用领域：环保工作原理：无人机在环保领域的应用，大致可分为三种类型。一：环境监测：观测空气、土壤、植被和水质状况，也可以实时快速跟踪和监测突发环境污染事件的发展；二，环境执法：环监部门利用搭载了采集与分析设备的无人机在特定区域巡航，监测企业工厂的废气与废水排放，寻找污染源；三，环境治理：利用携带了催化剂和气象探测设的柔翼无人机在空中进行喷撒，与无人机播撒农药的工作原理一样，在一定区域内消除雾霾。推荐理由：无人机开展航拍，持久性强，还可采用远红外夜拍等模式，实现全天候航监测，无人机执法又不受空间与地形限制。时效性强，机动性好，巡查范围广，尤其是在雾霾严重的京津冀地区，使得执法人员可及时排查到污染源，一定程度上减缓雾霾的污染程度。

　　应用领域：影视剧拍摄工作原理：无人机搭载高清摄像机，在无线遥控的情况下，根据节目拍摄需求，在遥控操纵下从空中进行拍摄。推荐理由：无人机实现了高清实时传输，其距离可长达5公里，而标清传输距离则长达10公里;无人机灵活机动，低至一米，高至四五千米，可实现追车、升起和拉低、左右旋转，甚至贴着马肚子拍摄等，极大地降低了拍摄成本。影视圈使用无人机的成功案例比比皆是，无论是新晋导演韩寒的处女秀《后会无期》，还是炙手可热的节目《爸爸去哪儿》，抑或是经典大片《哈利·波特》系列、《007天幕坠落》《变形金刚4》等，都能从幕后发现无人机的踪影。此外，俄罗斯索契冬奥会以及央视的钱塘江大潮等重要事件的报道中，无人机也功不可没。

　　应用领域：确权问题工作原理：大到两国的领土之争，小到农村土地的确权，无人机都可上阵进行航拍。推荐理由：以钓鱼岛之争为例，无人机灵活机动，无需出动一兵一卒，就可记录下日本在我国钓鱼岛周围实施的图谋不轨的小动作。实际上，有些国家内部的边界确权问题，还牵扯到不同的种族，调派无人机前去采集边界数据，有效地避免了潜在的社会冲突。

　　应用领域：街景工作原理：利用携带拍摄装置的无人机，开展大规模航拍，实现空中俯瞰的效果。推荐理由：谷歌和腾讯街景都“Out”了，那一辆辆的街景车一遍一遍地压马路，说不定哪天就把你我的正脸给拍进去了，但无人机就大不一样了，其拍摄的街景图片不仅有一种鸟瞰世界的视角，还带有些许艺术气息。别忘了，在常年云遮雾罩的地区，遥感卫星不够灵光的时候，无人机可要冲锋陷阵。

　　应用领域：快递工作原理：无人机可实现鞋盒包装以下大小货物的配送，只需将收件人的GPS地址录入系统，无人机即可起飞前往。推荐理由：这早已不是天方夜谭，美国的亚马逊，中国的顺丰都在兴冲冲地忙着测试这项业务，而美国达美乐披萨店，已在英国成功地空运了首个披萨外卖。据悉，亚马逊宣称无人机会在30分钟内将货物送达1.6公里范围内的客户手中。据说顺丰研发无人机送货的目的，是为了解决偏远地区送货难的问题(小编暗自思忖，不怕它有去无回吗…)。无人机送快递，如果能不落到用户脑袋上的话，还算是个新颖的好点子，至少，在婚礼上用无人机来送戒指的话，还有点小惊喜。

　　应用领域：灾后救援工作原理：利用搭载了高清拍摄装置的无人机对受灾地区进行航拍，提供一手的最新影像。推荐理由：无人机动作迅速，起飞至降落仅7分钟，就已完成了100,000平方千米的航拍，对于争分夺秒的灾后救援工作而言，意义非凡。此外，无人机保障了救援工作的安全，通过航拍的形式，避免了那些可能存在塌方的危险地带，将为合理分配救援力量、确定救灾重点区域、选择安全救援路线以及灾后重建选址等提供很有价值的参考。此外，无人机可实时全方位地实时监测受灾地区的情况，以防引发次生灾害。其实，无人机又岂止有八大热门应用领域，十大二十大已然不止，还有诸如劲鹰无人机测绘方面的巨大优势。

　　军用

　　无人机用途广泛，成本低，效费比好；无人员伤亡风险；生存能力强，机动性能好，使用方便，在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。[2]

　　侦察机用于完成战场侦察和监视、定位校射、毁伤评估、电子战等；也可民用，如边境巡逻、核辐射探测、航空摄影、航空探矿、灾情监视、交通巡逻、治安监控等。靶机可作为火炮、导弹的靶标。

　　各国无人侦察机列表

　　法国：麻雀

　　巴基斯坦：航向

　　英国：墨卡托、不死鸟、守望者

　　6、国内发展

　　新无人机

　　2015年02月10日，贵飞某两型无人机在西北某基地进行试验任务成功，此次的试验任务完成关系到贵飞无人机基地战略定位的推进和实施，更是贵飞转型发展的基点。[9]

　　2015年7月3日9时7分，新疆和田皮山县发生6.5级地震。空军指挥所及空军驻疆部队加强与地方政府联系，及时了解掌握救灾需求，于11时10分派出1架无人机赴震区侦察灾情。

　　空军执行灾情侦察任务的无人机，在震区上空飞行100分钟，实时勘察、回传地面受灾情况，为及时掌握、准确研判灾情提供科学依据。

　　这是空军无人机首次执行抗震救灾侦察任务。[10]

　　7、国外发展

　　国外发展史

　　北京时间2015年3月23日早间消息，路透社援引消息人士的说法称，美国联邦航空管理局(FAA)计划公布新的举措，帮助企业更方便地在商业运营中使用无人机。但FAA仅仅批准了其中的48项申请。根据消息人士的说法，消息称，FAA可能将于本周公布这一调整，而美国国会将于周四就无人机的使用进行听证。　FAA目前尚未对这一消息置评。此前，FAA已开始采取措施，放宽对商用无人机的限制。推动围绕无人机技术的制造商和服务提供商的发展。而这一政策调整将是一个积极信号。对于已经获得了FAA批准的公司，例如Chevron、伯克希尔-哈撒韦旗下的BNSF铁路公司、StateFarmMutualAutomobileInsurance，以及多家电影和媒体公司，这一政策调整同样带来了利好。这些公司可以更灵活地将无人机用于铁路和管线检查、农作物调查，

　　以及商业和电影航拍。这些公司也将受益于新政策。上周四，亚马逊获准在华盛顿州的户外测试无人机。亚马逊希望开发能用于送货的无人机。行业游说者普遍认为，当前FAA的审批流程过于冗长。对于每个新项目，企业都需要重新申请无人机飞行许可。在每次飞行前，他们还必须填写两页的“授权认证”表格，以明确在何时、何地飞行多长时间。消息人士表示。以解除对当前大部分商用无人机的限制。不过，行业代表表示，禁令的解除可能还需要多年时间。

　　武器输出

　　2015年2月26日，美国《赫芬顿邮报》以《‘玩具反斗城’开张啦！》的“喜庆”标题配上一架“捕食者”攻击无人机照片作为头条，这则新闻的内容是美国向其盟国开放出售武装无人机。据悉，美国国务院昨天宣布了向其盟国出售武装无人机的新规，内容包括出售无人机的具体审批手续、时间和途径，这是美国首次对出口攻击型无人机大开“绿灯”，预计首批出售的美国攻击无人机是MQ-9“收割者”型，该机将首先被出售给英国。[11]

　　日本已经向美国购买RQ-4“全球鹰”侦察无人机，未来该国可能也会向美国求购攻击无人机。观察者网军事分析员认为，中国无人机正在迅速占领亚非拉国家的市场。[11]

　　美国方面打开“潘多拉的盒子”之后，自然也会有很多意料之外的买家出现，比如中国台湾、日本国、菲律宾乃至印度、越南都可能出现在求购美国攻击无人机的行列中，这么巨大的生意市场，恐怕美国工业界是守不住“底线”的。美国出售的攻击无人机出现在中国周边，恐怕不会太远。[11]

　　8、无人机将极大地改变城乡生活

　　今天，城市与乡村，都在因无人机的出现而发生改变，如若生活在农村地区，你会惊叹于无人机在提升偏远地区的运输能力以及提高农业生产效率上的杰出表现;如果作为城市中的一员，你也会惊喜的看到无人机在解决龟速物流以及城市规划建设管理中非同凡响的作用。在这个技术吞噬世界的时代，无人机正在像空气无孔不入地渗入到人们的日常生活中，在人潮拥挤的大城市，以及另一端的乡村。

　　在乡村地区，从无人机飞入农田的那一刻起，便意味着农业生产方式将再次发生变革。因为无人机正在为农业提供一种现代化的高效率、低成本的植保方式，帮助农民渐进的改进农业作业方式。在传统农业生产中，农民施肥、喷洒农药、以及对病虫害灾情的预防全凭经验，在作业过程中，对每片土地和庄稼事必躬亲。这种粗放的作业方式，强度大、效率又低，而无人机将会是由繁重的体力劳动、高成本、低效益向解放生产力、低成本、高效益转变的重要手段，无人机技术的深入和使用，将使现有的农田耕作变得更高效、更节约资源和环境友好。

　　在许多偏远山区，糟糕的道路使农民们在一年中的某些时候与外界完全隔绝，我们没有办法以可靠的途径给他们提供药材，他们没办法收取关键物资的供应，也不能把自己的产品货物运到市场上去，来创造可持续性的收入。

　　想象一下这样的场景，你在非洲的一个救助区，病人需要紧急输血，你会怎么做？通过手机进行求助，相信很快会有人对你的求助做出回应，不过，血液可能要好多天之后才能到达，因为道路太差。所以，在偏远及交通欠发达的乡村地区，无人机的另一重要应用便是为我们提供一个快速穿越糟糕道路、运输轻小型物资的途径。

　　在社会群体的这一端，偏远及交通欠发达地区，无人机给我们提供了一个穿越糟糕道路的捷径。而在都市中，无人机可以作为一种新的交通工具，让我们的城市生活更便利。现今世界，地球上有一半人生活在城市里，5亿人生活在超大城市里，在大城市和超大城市中，交通堵塞是一个巨大的问题。用来运输轻小、紧急的东西，给交通堵塞造成的物流龟速问题提供一个完全现代化的解决方案。

　　在不断经历着迅速变化的城市中，除了提供物流解决方案，无人机还可以为城市规划、建设和管理提供多方面的基础地理信息以及执法取证，诸如城市道路桥梁建设、交通巡逻、治安监控、城市执法等等。一个典型的应用案例：当我们在进行城市规划的时候，往往需要更为详细的城市土地利用信息，如果人工勘查，工作量非常庞大，而这些有关城市居住用地、道路交通、公共建筑等方面的信息从无人机航摄影像上就可以清晰地判读提取。

　　从助力现代乡村到给力智慧城市，凡是需要空中解决方案的地方，都将有无人机的一席之地。无人机将应用在更广阔的领域。