電子信息技術的發展及其在無人機方面的應用

曾憲吳

摘要 在現代社會，電子信息技術已經成為生產生活中必不可少的一部分。電子信息技術廣泛地滲透于生活的各個領域醫療、交通、通信、計算機、航空航天……每一次電子信息技術的突破都會在一些領域引起革命性的進步。本文首先介紹了電子信息技術中信息技術的發展和電子技術的發展，并且分析了由這兩項技術結合而成的電子信息技術的優勢;接著按照時間順序介紹了電子信息技術的發展;第三部分則通過舉例的方式闡述了電子信息技術在無人機方面的運用。

【關鍵詞】電子信息技術 信息技術 電子技術傳感器 無人機

1 電子信息技術的整體發展

電子信息技術，就是利用如傳感器、計算機等電子設備來對文圖聲像等各種信息進行獲取、加工、存儲、傳輸與使用的技術。在實際生活中先是出現了發展信息技術的需求，后才有電子技術去滿足需要和推動其發展。由于電子信息技術是以電子技術為基礎科學的新一代信息技術，所以說信息是目的，電子技術是手段。電子信息技術的發展可分為兩個方面，一個是信息技術的發展，另一個是電子技術的發展。

1.1 信息技術的發展

信息技術歷史悠久，遠古時期的人們為了生存和發展，會積累下許多生活經驗，并口口相傳。這便是信息技術的最開始的形態。而壁畫，竹簡，紙等也是信息傳播、存儲和處理的最初形式。隨著人們的生活生產范圍的不斷擴大，所需要獲取的信息也不斷變多，變雜。獲取信息的難度也隨之增加。人類不得不進一步改進信息收集處理的方式。但是，在無法應用新技術的條件下，信息技術的發展實際上已經進入了瓶頸期。終于，到了20世紀初，信息技術得到了一個發展的良機一一電子技術。

1.2 電子技術的發展

電子技術是19世紀末到20世紀初發展起來的新興技術。主要以各種電子元件的發明和應用為推動力，歷經了二極管、三極管、晶體管、集成電路等時代。現代的電子技術主要有兩大分支，第一個是信息電子技術，即對信號進行模擬或數字化或其他處理，并竭力保持信號的穩定，清晰;第二種是電力電子技術，是利用半導體器件進行電路的整流，逆變，變頻等處理，目前在向著節能環保、小型化、一體化的方向發展。

1.3 信息技術和電子技術的差異與融合

信息技術與電子技術互有交集而又各有不同。信息技術是指所有運用于管理和處理各種信息的技術的總稱;而電子技術則是基于電子學的原理，運用電子元器來件設計和制造某種能實現特定功能的電路的技術。電子技術可以作為信息技術的基礎技術來實現信息技術的目的。

由兩大技術結合而成的電子信息技術相較于原來任何一種技術都更加先進。電子信息技術的優勢就在于：

（1）它改良了人類的觀測方式一一使用傳感器而不是粗糙的肉眼去獲取信息;

（2）更新了信息的傳播方式一一將文字，聲波等轉換為電信號來發送;

（3）提高了信息的傳播速率一一讓信息以光速去到它該去的地方;

（4）加強了信息的保密性一一轉換為電信號的信息要經過特定的電路才能被解讀出來。

這項技術將各種電路作為大腦，傳感器作為感官，電信號作為神經，更精準，更快速地幫助人們獲取所需的信息。

2 電子信息技術的發展歷程和現狀

2.1 早期

早期的電子信息技術比較簡單，是以加快信息處理的速率為目標的。以電子計算機的出現為代表，早期計算機運用的邏輯元件是真空電子管，真空電子管的缺點很明顯，體積大、功耗大、壽命短，這導致早期的計算機占地大，耗能高并且時常故障。可毋庸置疑的是，電子計算機的發明把人類從繁重的腦力勞動中解放出來，在社會各個領域中提高了信息處理的速度與準確性，直接加快了人類向信息化社會邁進的步伐。當然了，由于其耗能高，占地大，那時的電子計算機只有在軍事部門和科研部門等高精尖部門才能見到，并不具備向社會公眾推廣的條件，所以將那時定義為電子信息技術的早期階段。

2.2 中期

發展中的電子信息技術不僅注重處理速度，還致力于提高獲取信息的準確度。而傳感器就是提高信息準確性的元件，它既是電子信息技術發展的產物，又促進了電子信息技術的發展。從功能出發，我們可以對傳感器進行形象的定義：所謂傳感器，是指那些能夠取代甚至超越人的“五官”，具有視覺、聽覺、嗅覺和味覺等功能的元器件或裝置。以上世紀七十年代出現的固體傳感器作為一個分界，電子信息技術進入了發展中期。

2.3 后期

現在的電子信息技術可以說已經到了一個比較成熟的階段，我們不僅專注于提高運算的速度和精度（目前處理器可達每秒幾十億浮點運算，傳感器的精度也達到了納米級別），還開始注重起了信息傳遞過程中的安全性和保密性。以我國領先世界的量子通信為例，根據量子論，只要竊聽者進行竊聽，就只能得到己被破壞了的信息，具有絕對的安全性。為了適應網絡技術的發展，國際標準化組織（OSI）制定了一個網絡安全體系結構，其中建議了8種安全機制：加密機制;數字簽名機制;訪問控制機制;數據完整性機制;交換鑒別機制;業務流量填充機制;路由控制機制和公證機制。從我國量子通信的飛速發展和OSI制定的網絡安全體系結構可以看出，傳遞安全可靠，高保密性的信息仍是未來一個研究重點。

3 電子信息技術于無人機的應用

我們身邊還有許多與電子信息技術相關的產品在悄悄地改變我們的生活。無人機就是一個典型的例子。無人機按用途分類可分為軍用無人機和民用無人機兩類。電子信息技術的發展和應用讓無人機從一個高科技的產品逐漸轉變成為廣泛應用于生活中的常見電子設備。

3.1 軍用無人機

現有的軍用無人機已經發展出察打一體無人機，電子對抗無人機，通信中繼無人機等多種用途無人機。可以看出，在無人機這個平臺上，我們已經能夠實現戰場上所需的諸多功能。無人機相比于有人機，它的優點很多。首先，使用無人機，不會造成飛行員的傷亡，能夠節約大量金錢和時間。國家培養一名飛行員需要耗費大量的時間，精力，與金錢，將無人機作為有人機的補充對于降低飛行員損耗率很有好處。其次，無人機相較于有人機來講，無人機目前的造價更便宜。以美國的“全球鷹”無人機為例，其包括地面站的全套造價為7300萬美元，對比美現役主力有人戰斗機F-22近兩億美元的造價，可看出使用無人機能節約大量的軍費。還有一點就是無人機相比有人機而言能克服飛行員的種種生理或心理缺點，無人機可以長時間不知疲勞地完成任務，在戰場上不會有膽怯、害怕的心理，不會因緊張而造成操作失誤，也不會在做過載動作時失去知覺。由于無人機具有以上幾大優點，所以國際上現在有一些觀點認為下一代的空戰將會是無人機之間的戰斗。未來，無人機的作戰模式可能會有兩種，一種是協同有人機進行作戰，一種是無人機集群作戰。而在第一種作戰模式下，無人機還要發展的技術有協同交互控制技術、協同態勢評估技術、協同目標分配技術、協同航路規劃技術等，這些技術的實現都還有賴于電子信息技術的進一步發展。

3.2 民用無人機

除了軍用無人機，我們接觸更多的是民用的無人機。民用無人機的運用領域有農業、氣象、測繪、物流、攝影、搶險救災等。這些運用主要還是利用了無人機的空中優勢，用無人機幫助人去做一些在“上帝視角”下更容易完成的工作。以國內著名的無人機公司深圳大疆創新科技有限公司旗下的民用消費級無人機“曉”Spark無人機為例，其率先使用了全新的手勢控制飛行方式，讓用戶能僅僅通過手勢來指揮無人機進行移動，升降等動作，用戶能夠在完全沒有接觸過無人機的情況下輕松開始自己的航拍。而這項功能的實現離不開電子信息技術中的人機交互技術的發展。無人機利用云平臺技術對相機時刻調整從而保證了在飛行過程中仍有穩定的鏡頭，此外，視覺定位系統和3D傳感系統的應用讓無人機能夠感知前方30米的立體信息，并且對5米內的障礙物進行避障，多種高端的電子信息技術的整合運用讓整臺無人機變得更加智能，人機交互程度更高。不但無人機在航拍領域應用廣泛，一些電商巨頭也想利用無人機插手快遞業。網絡零售巨頭亞馬遜已經著手研發無人機送貨服務，它的送貨無人機將會配備有語音識別和輸入輸出模塊，讓用戶收貨時能用說話的方式直接指揮無人機降落在特定區域，在不方便時甚至能取消收貨讓無人機返回。而在國內，京東無人機于2017年六月份已經在西安和宿遷展開常態化運營;菜鳥聯盟聯合農村淘寶成功利用無人機跨過五公里海域，將12斤百香果送至海島上，完成了“最后一公里”的配送。

4 無人機的現狀及展望

軍用無人機可以減少人員傷亡，節約軍費;但從目前的使用情況看，其與有人機的作戰是相對隔離的，沒能達到信息高度共享，協同作戰，高低搭配的程度;換言之，就是無人機的人機交互程度不夠高，智能程度較低。在未來，軍用無人機發展將會與軍隊的作戰理念一致，鑒于有人機具有無人機一些達不到的優勢，無人機將會用于充當機群的先鋒，起偵查和干擾的作用。在現在看來，軍用無人機的發展方向有無人電子戰飛機、無人戰斗機、高空長航時無人機和微型無人機，具體將會具有隱身化、小型化、智能化、通用化等特點。

未來的無人機可以應用在攝影和物流領域。民用無人機應用于攝影方面能夠給我們帶來一個在地面上完全沒有的視角，使得攝影作品更加出彩;而無人機用于快遞業則有不受地面狀況的限制，小巧靈活，能向偏遠地區配送的優點。但可能也會有避免不了的缺點，比如目前大多數航拍無人機還是需要操作者有一定的技術，不夠平民化;而物流無人機則易受天氣影響，載重和航程不足，有丟失貨物的風險等。所以未來民用無人機將會在結構布局，智能化程度，電池的能量密度，和電子設備的可靠性上有較大的提高。

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