探索無人機的發展應用

謝延旭

摘 要：在當今信息化時代的背景下，無人機技術日新月異。無人機是指利用無線遙控或依靠已有程序操作的無需人駕駛的飛行器。因其無需載入人體，其體積大小、配備設施與應用到的材料工藝等隨之改變，在一百多年歷史進程中，人們將最初的軍事武器發展創新，逐漸滲透到各個領域。正如當下人類社會里，大疆小米等制造的航拍器材類消費級無人機、工業廠家生產的遙感巡檢類專業級無人機等不斷產出并更新，為人們提供了攝影、測繪、巡檢、遙感等技術支持，在生活生產中取得了良好的回報。本文將從介紹無人機的功能特點開始，對無人機工作時所使用的功能技術及其涉及領域進行主要闡述，最后對無人機的未來進行展望。

關鍵詞：無人機；發展現狀；軍事民用

中圖分類號：V279 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0218-02

科技信息化給人們生活方式、生產結構帶來巨大的改變，無人機作為新技術下的產物具有體積小、航程遠及無需人駕駛的優勢，它結合新興技術，加持高精尖科技，功能用途逐漸多變起來，越來越受到軍事部門的重視，其在社會民用方面也開始活躍起來。近些年來無人機的飛控系統、動力系統等愈發成熟，無人機作業于生活生產的課題成為了新的發展趨勢，功能不一的無人機們逐漸走進了人們的視野。

1 無人機的主要特點

1.1 圖像采集

圖像采集是指利用無從機上配置的航拍設備來收集圖像資料，大多是收集的地理資料和人文信息。因無人機具有可調高度的移動性能，相比于較原始的地面采集更機動靈活。

1.2 無人化

因無人機是通過電磁波控制或按內部程序進行運作的，減少了對人力資源的使用，避免了相關領域的人才損失。更由于機器內部無人化，無人機的體積不斷縮小、樣式得到改變，內部功能也有了更多的補充完善，提高了機械的空間利用率，推動了無人機的多樣化。

1.3 其他

此外，有的無人機被不斷縮小：在全機身采用復合材料或碳纖維來減小質量，并通過換裝小尺寸的小功率機來減小體積。被賦予這些特點的無人機自身信息特征頭減弱，就可以實現微型化和隱身化等特點。這在軍事偵察、目標識別方面都有相當大的貢獻。

2 無人機的主要功能應用

2.1 測繪

測繪，通俗來說就是實現測量和繪圖的功能。無人機測繪主要是利用無人機圖像采集功能采集數據信息，將已收集信息通過無線電將數據發送到地面中心，由相關人員對采集到的數據進行圖像拼接、加密、DTM提取及濾波、鑲嵌及勻色等操作，最后得到清晰可視的數據關系或圖片。人力測繪存在耗時長、成本高、信息滯后的缺點，而無人機攻克了這些難點，它的高機動、低成本、方便快捷在后來的建筑測繪及道路測繪都發揮了不可替代的作用。尤其是在高山、高原、火山口或荒島等高危險地帶，無人機比載人飛機更能勝任測繪作業。無人機可以孤身深入高危地帶腹部收集數據，而載人飛機則需要顧及人體在高危環境下的安全問題，還需要后勤人員、醫務人員來做好保障工作。

2.2 遙感

遙感泛指遠距離的無接觸探測，類似蝙蝠在黑夜發射超聲波來“看清”附近的環境。是運用傳感器或遙感器對物體的電磁波的輻射、反射波長等特征的探測。無人機用傳感器等對電磁波敏感的探測儀器，收集目標物反射回來的電磁波信息，分析處理后識別目標物，可實現定時、定位、定性、定量的功能。與傳統方式的航空航天地面信息采集相比，無人機遙感獲取影像快速清晰且易于解析、覆蓋面積大、運行和維護成本低，充分彌補了傳統衛星遙感和普通航空遙感回訪周期長、時效性不強、受限于天氣條件及制造成本的不足。目前，我國的無人機遙感在大比例地理測繪、環境監測、災害應急、城市規劃方面獲得了探索性的應用。

截至2016年，無人機遙感已經完成了在貴州福建等地的大比例尺測圖任務以及西部某處34個高原縣城的航拍任務，為不斷更新完善領土信息貢獻力量。2013年8月16日，廣東省河源紫金縣洋頭鎮因強降雨導致山洪暴發，該區的遙感無人機實時記錄了災區的動態，為災情調查帶來了準確、清晰、動態的現實依據。

2.3 巡檢

巡檢是無人機民用領域重要組成部分，當今社會電力系統發達，輸電線路遍布各處，一方面輸電線內部承受著不可避免的電流沖擊與機械荷載，另一方面輸電線長期處于暴露狀態，也需要承受外界的各種侵害，包括了在強風、寒凍、曝曬等自然侵害以及在人口聚居地遭受的人為破壞。因此對輸電線路設施進行定期的巡檢十分重要，目前我國某些地區如海南等地的電網無人機巡檢已趨向常態化，其電網巡檢工作圖如圖1。

具體的巡檢工作是指利用無人機上航拍設備、紅外傳感器等記錄和識別電路設備，再對這些信息數據進行分析判斷，掌握電路管道的實際運行情況，及時發現線路中存在安全隱患，保證電路運輸運行可靠。與傳統的人力排查相比，無人機效率高、出勤率高，且成本低廉、容易維護。特別是在我國電壓線遍布的情況下，歷經森林、荒郊、河流……人力排查的工作強度可想而知。于是無人機推廣而來，以其視野廣、移動快、方便攜帶深受喜愛。這同樣要求著相關從業人員必需掌握無人機的工作原理以及運行與修理技術，將先進的無人機技術納入技能學習中，影響著下一批技術人員甚至與之相關專業的學生分子。

當然，巡檢在林業和農業部門也深受歡迎。在林業部門可用于巡邏廣闊的森林，關注森林生長、樹木盜伐、森林起火等情況。環境部門也將其用以監控土地荒漠化、鹽堿化水平以及突擊檢控農林企業土地污染情況等。農業方面則是利用無人機監控農作物生長情況，甚至用無人機進行農藥噴灑等。

2.4 軍事

無人機最先起源于第一次世界大戰中，在軍事領域發展時間最長，不同功能不同體型的無人機逐步被研發。從功能應用來看，軍用無人機主要用于情報偵察、軍事打擊、信息對抗、通信中繼。下面讓我們依次對他們進行一些簡單說明。

首先，偵察無人機通過配置光電、雷達等傳感器，提供不同角度、不同地區的偵察情況，為部隊提供實時情報支持。而軍事打擊則主要指作戰無人機，這種攻擊類無人機配備了作戰單元，識別目標后可以通過鎖定目標進行實時準確的攻擊，殺傷力巨大。關于信息對抗，就是交戰雙方在信息技術上的較量了，它是針對敵方的指揮網絡系統、雷達通信設備、復雜電磁環境等光電信息進行對抗，干擾或阻斷敵方的攻擊和偵察，為作戰無人機、偵察無人機掃除障礙。最后說到通信中繼，無論是在過去的冷兵器戰爭還是現在的信息化戰爭，信息的交流傳遞都是戰場指揮控制的核心。通信網絡中繼無人機工作原理類似于衛星，在無人機上配置數據傳輸設備，將地面控制中心、通信中繼無人機、作戰機串聯起來，建立通信鏈路，增加前線戰斗機的作戰距離。而且移動的無人機降低了遭受攻擊的幾率，且現今無人機中繼系統之間有著備份數據鏈，即使被攻擊，替補通信網絡也能夠快速恢復信息并替補使用。

這一系列戰前信息獲取，戰時殲滅機打擊，戰中信息干擾，戰酣通信中繼運維，展示了無人機在戰斗中部署應用靈活、情報準確實時，顯著提高了作戰效率。

3 展望未來

隨著人類科技的成熟，未來無人機趨向智能化，即集合現代計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術等使無人機完成更多功能性操作，之所以說是智能化而不是自動化，原因在于自動化的無人機不比智能化的無人機運算周密、運行穩定。集群也將是未來無人機一大特色，對于民用而言，在一些喜慶的場合能起來推動氣氛的高潮，而在軍用領域，集群飛行作戰，意味著可以實施類似“狼群戰術”，即對數量劣勢敵方戰機進行不同方向不同高度進行攻擊，必要時進行自殺式攻擊，無人機低廉，不會有人傷亡，而載人航空器則不同，昂貴且會出現損失高素質人員的情況，戰爭是國力的效量，有高素質人員和具有較好的武器是打好每場戰役的關鍵。在國力有限的情況下，應將有限資源經濟化使用，未來必將出現多樣化的新型無人機也將帶來新型工作崗位，無人機快遞、無人機保險、無人機維修及保養等一系列新型行業興起。

4 結語

無人機自20世紀20年代出現，從最初單一的靶機到現在多樣功能用途的無人機，在社會生產和軍事對抗上充當不可缺少的一部分。遙感并提供第一時間的災害數據，對電路管路巡檢，偵察情報，精確遠程打擊等，隨著科技不斷進步，無人機煥發著昂揚的生命力。目前一些民用無人機在科技愛好者領域備受青睞，也因為使用不當而給社會帶來了一定的治安問題，因此在2018年1月26日，國務院、中央軍委空中交通管制委員會辦公室發布了《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例（征求意見稿）》，這是我國首次從國家戰略層面對無人機飛行管理與后續發展做出部署，體現了對無人機日后發展的重視與期待。

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