無人機技術應用新方向及向往

胡見蓮

（中央民族大學附屬中學，北京 100081）

無人機技術應用新方向及向往

胡見蓮

（中央民族大學附屬中學，北京 100081）

無人機技術近幾年來不斷進步，得到了廣泛的應用。本文首先總結了近幾年無人機技術的一些新的應用方向，并探索了可能的拓展方案。然后分析了無人機技術進一步發展過程中會面臨的挑戰。最后針對這些挑戰提出了相應的解決方案。

無人機；技術應用；解決方案

1 無人機及其應用

無人駕駛飛機，簡稱無人機，是利用無線電遙控設備和自備程序控制裝置操縱的不載人飛行機器人，主要由飛機平臺系統、信息采集系統和地面控制系統組成，無人機技術綜合集成航天技術、信息技術、控制技術、測控技術、傳感技術以及新材料、新能源等多學科技術，產業應用前景十分廣闊。

隨著無人機技術的不斷進步，無人機的應用范圍已經從軍事領域擴展到了民用領域，在農業、電力、石油、檢災、林業、氣象、國土資源、警用、海洋水利、測繪、城市規劃、影視拍攝等多個行業中得到了廣泛的應用。本文總結并探索近幾年來無人機技術新的應用方向，并分析無人機技術進一步推廣時面臨的向往和可行的解決方案。

2 新的應用領域

根據不同行業的劃分，本文總結了近幾年來無人機比較熱門的新的應用方向，主要包括以下這些行業：物流業、交通管理、林業、化工業以及某些特殊的應用場景。針對這些應用方向，本文也探索了可能的拓展方案。

2.1 物流業

交通不發達的邊遠地區最需要現代物流運送生產生活物資，改變物資匱乏的現狀。然而從廣州到新疆，卻因為山體滑坡道路中斷，物流遲遲不能到達。即使是在大城市，相比于航運、火車、卡車或飛機運輸，由于基礎設施的不完善，貨物在從物流中心到收貨人手里（一般是家里或者是辦公室）的最后一公里路程中產生的成本和運送復雜性也很高。在這些情況下，利用微型無人機送貨具有傳統人工派件不可比擬的優勢：它靈活機動、成本低，同時能夠避免因道路交通不暢、車輛限制等造成的最后一公里派送難題。

其實已經有一些商家開始了無人機物流的嘗試。早在2013年底，美國亞馬遜公司便宣布了它的PrimeAir無人機原型。在這之后，美國谷歌公司、英國Bizzby公司、德國DHLParcel公司及法國郵政集團等公司也對送貨無人機進行了嘗試。

相對于利用無人機在城市內部運送貨物，在自然環境惡劣、傳統交通方式不便的山區，無人機能夠更有效地發揮其優勢作用（見圖1）。

2.2 交通管理

如何提高交通擁堵狀態下交通執法的效率一直是困擾交警人員的難題。在五一、十一等假期，由于居民大量出行，高速路經常會處于擁堵狀態。在這種情況下，一旦出現占用應急車道、壓實線以及交通事故等狀況，交警人員很難第一時間趕到現場進行取證和處理。

無人機能夠避免這種因道路交通不暢導致的執法不及時的問題，提高查違的效率，并利用無人機攜帶的攝像機準確呈現事故現場圖像。例如深圳交警利用無人機執法，平均每90分鐘就可抓拍20～30宗違法，對比以前工作查違的效率有明顯提高。

除了利用無人機進行查違，無人機也能夠被應用于監測道路擁堵狀況，找出交通擁堵的原因，并幫助交管人員及時地做出反應（見圖2）。

圖1 無人機快遞

圖2 警用無人機

2.3 林業

森林防火一直是林業部門關心的基礎問題。在傳統的方案中，利用衛星的遙感技術，監測森林的火情。然而，這種方案存在時效性差、分辨率不高等缺陷。而如果利用地面工作人員進行火災情況的排查，不僅效率低下，還會對地面工作人員的生命安全造成威脅。而運用無人機體系能夠準確地監測到森林中發生的火災情況，利用無人機自動化的功能，可以將現場的情況通過圖像顯示在計算機上，通過計算機來分辨是否出現了火災，然后再找到精確的火災地點。除了監測森林中已經發生的火災情況，日常的排查工作也可以通過無人機來完成，從而大大減少人力的投入（見圖3）。

圖3 消防無人機

2.4 化工業

現代化工企業的規模越來越大，對安全生產的要求越來越高，一旦發生事故就會導致重大災難，比如去年天津港危險品倉庫發生的火災爆炸事故就是如此。盡管目前化工廠內都安裝了大量的監控和監測儀表，仍然需要崗位人員定期巡回檢查安全隱患，耗時長且效率低下。當事故發生時，若要派人近距離探查，則存在巨大的安全風險。

通過在無人機上安裝相應的傳感器，不僅可以避免派人探查時的安全風險，還可以對高塔設備及高空管道等地點進行快速排除，提高了檢查效率。美國通用電器最近推出了一款名為Raven的無人機，能夠“嗅出”甲烷泄漏，已經成功發現阿肯色州幾個油井存在天然氣泄漏情況。

除了應對化工企業的安全隱患，通過提高無人機的防水、耐高溫和抗腐蝕性能，還有可能將無人機進一步應用于特殊生產環境下的品質控制。

2.5 某些特殊場景

除了上面提到的一些傳統行業中的應用方向，無人機在一些特殊場景中也具有潛在的應用價值，例如高樓大廈的玻璃幕墻清洗工作以及戰爭結束后殘留的地雷清除工作。這些工作都帶有一定的危險，利用專門開發的無人機替代人力，不僅安全，還可以大大地提高效率。

3 面臨的挑戰及可能的解決方案

盡管前文描述了無人機新的應用方向以及潛在的應用前景，但不得不指出，目前無人機在發展過程中仍然面臨著諸多挑戰。如果不能成功應對這些挑戰，無人機的發展有可能會陷入停滯的困境。就目前而言，無人機在技術、安全和法律監管這三個方面將面臨來自以下幾個方面的挑戰。

3.1 技術

盡管無人機在最近幾年有了突飛猛進的技術發展，整機設計能力大大提高，但受制于電池技術的續航能力以及無人機本身的運載能力仍然限制了它的應用范圍。例如在利用無人機進行送貨時，如果無人機無法滿足貨物的重量以及配送距離的需求，那么無人機的應用場景將會受到極大的限制。

針對這些技術上的限制，目前除了等待電池技術的進一步突破，我們可以設計更先進的路線規劃算法，使得無人機能夠快速地到達目的地，減少飛行途中的損耗。

3.2 安全

盡管無人機的體型較小，當其由于技術故障等原因從高空墜落時，仍會對地面人員的人身安全造成極大的威脅。另外，由于目前的雷達無法檢測無人機，曾經發生過無人機落到美國白宮和日本首相官邸，以及無人機影響到機場飛機起降的事件，讓人們意識到了無人機潛在的巨大威脅。

針對無人機帶來的威脅，除了讓無人機的生產商進一步提高無人機的可靠性，我們也需要考慮在某些特殊區域設置禁飛區，通過電子圍欄等技術防止無人機進入，避免其帶來的威脅。

3.3 法律監管

目前各個國家對于無人機的監管標準不一，執行尺度也不盡相同。以我國為例，截至2015年12月31日，取得無人機駕駛員合格證的人數僅為2142人。大量無人機處于無人監管的狀態。針對這種狀況，我們認為除了進一步完善無人機相關的法律法規，也需要提高整個行業的規范程度，推出相應的操作培訓，提高相應人員的無人機駕駛水平。

4 結論

本文的調研成果表明無人機技術仍然處于不斷發展和變革的階段，在未來相當長的一段時間內會得到越來越廣的應用。然而在這個過程中，無人機技術仍然面臨著諸多挑戰。只有成功應對了這些挑戰，無人機技術才能實現更廣泛的應用。

[1]宋鴻. 無人機的應用與管理[J]. 中國公共安全:學術版，2016(7):42～46.

[2]郭鵬程. 無人機之路還很長[J]. 中國儲運, 2016(4):61～61.

[3]無人機亮相交通執法3分鐘抓拍一宗違章. http://tech.sina. com.cn/it/2016-07-15/doc-ifxuaiwa6920339.shtml.

[4]俞虹，張吉龍. 關于無人機在森林防火監測方面的探究[J]. 黑龍江科技信息， 2016(17).

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