无人机发展趋势和应用前景
发布时间：2024-04-11 浏览：48
21世纪以来的几次高技术局部战争中，无人机频频亮相，从中可以看出无人机的军事应用前景。无人机的发展从最早期的、最原始的军用风筝“木鸢”到现代各种侦查、打击无人机及战略侦查无人机，军用无人机经历了翻天覆地的发展变化。
1.1无人机的发展趋势
无人机的发展具有以下特点：
1. 网络化
移动互联网给无人机带来了新机遇，降低了其操作门槛。例如，无人机手机操控模式，无人机体感操控模式等，都是借助移动互联网技术及视景仿真技术等实现了实时飞行控制。原来需要由专业飞手操控的无人机现在操作更简单了。早在2014年Google就收购了无人机公司TitanAerospace，目前研制成功并开始测试无人机Solara50和60，通过太阳能作动能，在近地轨道持续航行5年而不用降落，Titan通过特殊设备，最高可提供每秒高达1GB的网络接入服务。Facebook也收购了无人机产商Ascenta，成立Connectivity Lab，开发包括卫星、无人机在内的各自互联网及局域网连接技术。下图1-7为某城市网络化无人机群夜空庆典表演时摆设出的科学三环图。
网络化无人机群城市夜空表演图阵
2.环境综合感知
未来无人机的发展正朝着系统集成综合感知的方向发展，增强无人机的安全性和信息获取能力。例如美军为增强无人机全天候侦察能力，机上安装有光电/红外传感器及合成孔径雷达。捕食者无人机安装有观察仪、变焦彩色摄像机、激光测距仪等。目前，高端消费级无人机也安装有环境感知组件，进一步提高了无人机环境感知和避障能力。下图1-8为国产某公司无人机产品采用的二元视觉避障系统。
国产某型二元视觉感知避障无人机系统
3. 隐身性
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。一是采用更加隐式的外形设计，遮挡红外信号散射，同时减小机身表面缝隙，减少雷达反射面；二是采用复合材料、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，并且对发动机喷口和天线作了特殊设计，实现飞行高度在300米以上时，人耳听不见，在900米以上时，肉眼看不见；三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；四是光学伪装，机身采用充电表面涂层具有变色的特性：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。下图1-9为国产“利剑”隐身无人机样机飞行图。
国产“利剑”隐身无人机飞行图
1.2无人机应用前景
除了军事应用领域前景广阔，无人机在民用方面例如农业、工业、交通等领域也有了更加广泛的应用。特别是最近10年，不论是生产企业或是消费娱乐，我国都得到了空前的发展：
（1）农业植保：中国作为农业大国，18亿亩基本农田，每年需要大量的农业植保作业。植保无人机服务农业首先出现在日本、美国等发达国家，并得到了快速发展。1990年，日本YAMAHA公司率先推出世界上第一架单旋翼无人机，主要用于喷洒农药。我国农业植保无人机首先应用于南方水稻种植区的农药喷洒。2016年，农业植保无人机逐渐成为行业新宠，各地陆续出现使用无人机用于植保的案例。多旋翼无人机具有结构稳定、操作简单的优势，广泛应用于农业植保、病情、疫情监控等领域。下图1-10为国产某型四旋翼农业植保无人机。
国产某型四旋翼农业植保无人机
（2）电力巡检：电网是国家重要的生产、生活基础设施。随着输电高压等级和里程的不断提高，巡线的安全、稳定、高效运行越来越重要。输电线路跨区分布，点多面广，地形复杂，自然环境恶劣。电网阻断涉及国民生产、生活，必须及时处理。传统的人工巡线方法，工作量大，对山区和跨越大江大河的输电线路的巡查交通特别困难，遇上自然灾害如冰灾、水灾、地震、滑坡等，需要花费更长时间、更大人力成本，效果也不理想。无人机输电巡线是一个新型的巡线手段，涉及飞行控制技术、机体稳定控制技术、数据链通讯技术、现代导航技术、机载遥测遥感技术等，能够实现高空、远距离、快速、自行巡检作业。装配有高清数码摄像设备的无人机，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，操作简便，效率高。特别在恶劣自然环境下，如山洪暴发、地震灾害等紧急情况，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，对于安全巡检、迅速恢复供电等很有帮助。下图1-11为某型号巡线功能多旋翼无人机。
某型号巡线功能四轴八旋翼无人机
（3）摄影摄像：无人机搭载高清摄像机，在场景外遥控摄影、摄像，即不会干扰背景，还可以获得地面设备难以选择的角度。例如航空摄影，根据节目拍摄需求，在遥控操纵下从空中进行拍摄。依托精准的任务设备，无人机可以实现高清实时传输，其距离可长达5公里；无人机灵活机动，拍摄高度自由，可以低至一米，高至四五千米，也可实现追车、升起和拉低、左右旋转拍摄等，极大地降低了拍摄成本。现代影视圈使用无人机的成功案例比比皆是，如旅游娱乐节目《爸爸去哪儿》，国外经典大片《哈利·波特》《变形金刚4》等，都能从荧幕上发现无人机航拍的踪影。此外，在大型社会活动新闻报道，如2018俄罗斯索契冬奥会报道中，无人机频频登场。航拍已经成为新闻、影视的重要手段。
国产某型高清航拍无人机产品宣传图
（4）环境保护：在环保领域，无人机应用更广，大致可分为三种类型，一：环境监测：观测空气、土壤和植被等状况，实时快速跟踪和监测环境污染突发事件；二，环境执法：环监部门利用无人机搭载的信息采集设备在特定区域巡飞，监测社区、企业、工厂等废气（水）排放，锁定污染源；三，环境治理：利用无人机携带的催化剂或药剂在空中进行喷撒，治理或消除雾霾等问题。
某型挂载环境感知设备单旋翼无人机
（5）航空快递：无人机可实现城际间航空物流配送，也可以将鞋盒包装大小的货物实现有限配送，客户只需将收件人的导航地址录入系统，无人机即可起飞投递。2015年2月6日，阿里巴巴在北京、上海、广州三地展开为期3天的无人机送货服务测试，使用无人机将盒装姜茶快递给客户；美国的亚马逊，中国的顺丰都在紧锣密鼓地忙着测试完善无人机快递业务，新闻曾经报道美国达美乐pizza店，使用无人机已在英国成功地空运了首个pizza外卖；美国DHL公司使用物流无人机（Parcelcopte）已经实现了偏远寒区无人快递；亚马逊宣称用无人机30分钟内可将其货物送达1.6公里范围内的客户手中；京东货运……
中国大型货运无人机AT200
总之，无人机航空物流，迅猛发展，前景广阔。
除了以上行业或部门与无人机融合产生新的行业或职业，无人机还可以进行以下业务或工作，例如确权问题：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。实际上，只要是涉及信息采集的行业，大多数都可以与无人机建立平台协助，例如，高速公路定损定责、农业病虫害监控、矿产资源勘查等等。
据民航局官网公布的数据，2017年我国民用无人机产品产量同比增长67%，截至2018年3月23日，无人机实名登记数量已增至18万驾以上。工信部预测：“到2020年，民用无人机产业产值要达到600亿元，年均增速40%以上。”民用无人机的市场前景一致看好。
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