無人機的天空之城

2015-08-10 13:01:37秦改梅

科學之友 2015年3期

秦改梅

不久前，某藝人用無人機運送戒指向女友求婚的事件成為各大娛樂媒體頭條的同時，也使無人機這一科技產品進入了大眾視野。其實，無人機并不是一個新鮮的概念，只不過近年來隨著傳感器技術的進步，無人機從之前只服務于政府或航模圈內的少數群體，逐漸走向了大眾視野，甚至成為普通人都能擁有的智能玩具。

求婚中所用到的這一款無人機，是2014年5月22日正式在國內面世的全國第一款純手機操控的四軸飛行器——Ghost，也是全球首款空中智能機器人，那么Ghost與傳統無人機相比，在技術上有哪些革新？它如何豐富了人們的生活？本期創新，讓我們跟隨Ghost在華北地區的獨家代理——北京北斗星地科技發展有限公司航空測量與遙感部的技術人員劉鵬飛一起來了解。

零門檻操作體驗

2007年，劉鵬飛使用無人機進行了北京故宮宣傳片的航拍，此后的幾年又相繼接受導演邀請完成了《汶川重生》《危情24小時》以及一些公益短片的航拍，在Ghost問世之前，劉鵬飛使用的都是依靠傳統遙控器來手動操作的航拍飛行器。

“現在越來越多的綜藝節目和影視作品都用到無人機來航拍，但在Ghost之前，傳統的航拍飛行器操作比較復雜，體積也很臃腫，不是任何人都能熟練操作的。如果要用它來航拍，起碼得有5～6年的飛行經驗，而這款Ghost智能無人機首創的‘傻瓜式飛行操作’拋棄了傳統印象中的大塊頭遙控器，采用純手機APP的操控方式，人們只需用一款智能手機下載與飛行器配套的手機App，使用手機便可完成對無人機的操控。這對于普通飛行愛好者來說，操控無人機不再是一個夢想。”劉鵬飛告訴記者。

也就是說，當人們用智能手機下載與飛行器配套的手機App后，只需點擊“起飛”，并且下達命令，飛機就會按照設定的指令來完成飛行任務，任何人都能在很短的時間內學會操作。它的準確度很高，起飛后的飛行數據（高度、坐標和周邊地圖）、機身狀態（主要指電量）等信息，都會同步顯示在手機上，人們可以全面掌握飛機的狀態。

雖然Ghost的飛行狀態可以一目了然地顯示在手機上，但對它的安全性記者還是有些擔心，比如無人機在飛行過程中能否避開障礙物，會不會發生墜機？針對這些問題，張鵬飛向記者解釋道：“傳統無人機時而有墜機危險，因為它用遙控器操作，反應比較遲鈍，比如它正左飛時你突然要它改變方向右飛，由于它反應不夠靈敏，一旦撞到障礙物就會墜機。Ghost也不能自主避開障礙物，但它獨創的實時坐標糾錯系統，將觸控飛行的誤差降到最低，巡航定點飛行非常準確，指哪飛哪，所以只要你正確操作就不會墜機，安全性更高。”

作為一款以電能為動力，用手機來操作的飛行器，如果在飛行過程中它的電池電量耗完了或者手機突然斷電，是否會影響到無人機的安全飛行？“Ghost原先電池的續航時間只有10分鐘，后來我們將其改進，延長為20分鐘。當電池電量低時，App端的報警系統會提示你盡快更換電池，且無人機的電量在10%以下時，會自動返航至手機起始定位點，即使手機突然沒電關機，飛行器也會自動返航。”劉鵬飛說。

空中的航拍神器

談及Ghost對人們生活的改變，劉鵬飛說：“無人機給了人們一個看世界的新視角，讓看似高大上的影視航拍技術走入尋常百姓家，它能夠應用在不同行業、不同場景中。這款用手機操作的無人機可以像手持GPS一樣廣泛推廣于日常土地檢測、地籍調查和礦山巡查等領域，可以說它是一個會飛的眼睛，并且能記錄視頻。只不過大多數人只是把它作為一款單純的玩具，一款自嗨的小眾玩物，關于它的用途，人們聽到最多的可能就是用于航拍和運輸，其實它存在的意義是很廣泛的。

首先對于攝影師來說，無人機從天空俯瞰大地的視角前所未有，讓更多航拍攝影作品的誕生成為可能；在地震、火災等救援中，無人機也可被用于捕捉第一手資料，讓搜救救援更加高效；在很多婚紗照的拍攝中，使用無人機將平面拍攝擴展為立體拍攝，獲得更加震撼的視覺效果。”

只需裝配上云臺支架，Ghost即可攜帶拍攝裝備進行航空拍攝。高精度、高穩定的云臺結構使飛行器即使處于高速飛行甚至晃動狀態，仍能夠精確地控制掛載相機，保證其拍攝的穩定性和畫面質量。使用者在拍攝過程中可以3600調整飛行器的位置、升降高度和旋轉拍攝角度。它將觸控飛行的誤差降到最低，真正實現“指哪飛哪”的飛行預期。

Ghost還有著“空中自拍神器”的稱號，只需開啟它的跟隨模式，它就能不離不棄地進行跟拍，人機投影距離超過3米時就會自動跟隨，距離越大速度越快，而且無需任何操作，即便是運動的物體也可以自動跟隨。

未來前景展望

對于無人機未來的發展，劉鵬飛認為：“雖然Ghost在技術上取得了巨大革新，但仍然存在不足之處，比如說它的電池續航能力。在未來，無人機可能實現太陽能供電，在陽光充足的條件下可以飛行一整天，無需更換電池或充電。而且，隨著體感技術的不斷成熟，無人機將實現體感操作，Ghost就有種叫‘阿凡達’的操控方式，即體感操作。你無需按任何一個鍵，只要通過手機的九軸傳感器向前后或者左右擺動手機，就能控制飛機。這個功能可以讓手機完全取代無人機的操縱桿，也不必進入到App。在這個模式之下，你只要想象手機就是無人機的替身，手機前傾、后傾、左傾、右傾就可以讓飛機向前、后、左、右飛行。總之，手機怎么動，飛機就怎么動。只是目前這款體感操作的無人機只能在室內飛行，暫未公開發布。”

Ghost憑借其簡單的操作、相對親民的價格成為大眾玩物的同時，也衍生出一系列問題，比如：在2015年1月28日，一架小型無人機失控墜入白宮，特勤局查明該裝置對白宮安全無影響后，“一級防范警報”才被解除，這一事件引發了人們對無人機安全與隱私問題的熱議。無人機使用范圍的擴展不僅會涉及到隱私問題，同時無人機本身也具有危險性，特別是在機場附近，私人無人機并不受到管控，恣意使用也會帶來很大風險。

2014年11月，中國民用航空局下發了《民用無人駕駛航空器系統駕駛員管理暫行規定》，加強了對民用無人機駕駛人員的規范管理，明確了116千克以上的無人機歸由民航局管理，其他類型無人機由行業協會或個人管理；中國航空器擁有者及駕駛員協會隨后也針對無人機從業者推行持照上崗；但對于私人購買無人機及其后續的管理，目前還沒有明文規定，但值得注意的是，無人機本身沒有危險性，重要的是它的使用者不要突破道德的底線，威脅到他人的隱私與安全。