走向自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)

楊帥 李歌 李海波 陳龍

【摘 要】無(wú)人機(jī)的全稱(chēng)是"無(wú)人駕駛飛機(jī)"，原理是利用無(wú)線(xiàn)電遙控設(shè)備來(lái)遠(yuǎn)程操縱飛機(jī)，。小型無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛儀的主要元器件包括ARM處理器與MEMS傳感器件，具有精度高、效率高兩大特點(diǎn)。無(wú)人機(jī)的歷史已經(jīng)有一百多年，最近幾年，人們隨著自動(dòng)駕駛汽車(chē)的興起，人們將眼光放到了無(wú)人機(jī)的自動(dòng)駕駛上。想要讓無(wú)人機(jī)脫離人的控制自己運(yùn)行，需要自動(dòng)駕駛儀，本文主要介紹了無(wú)人機(jī)的發(fā)展歷程，無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛的發(fā)展歷程以及自動(dòng)駕駛無(wú)人機(jī)未來(lái)的市場(chǎng)前景。[1]

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī);自動(dòng)駕駛

誕生過(guò)程：與在人的民航，軍用飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)的體積更小、生產(chǎn)成本更低、使用更方便等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)人機(jī)的自動(dòng)化是在繼汽車(chē)自動(dòng)駕駛之后的又一個(gè)重大的科技進(jìn)步，在近年來(lái)收到世界的廣泛關(guān)注。無(wú)人駕駛飛機(jī)一般是以無(wú)線(xiàn)電進(jìn)行遙控或者由機(jī)身內(nèi)置的控制程序?yàn)橹鞯牟惠d人飛機(jī)。無(wú)人機(jī)的誕生可以追溯到1914年，最初在布魯克蘭茲進(jìn)行試驗(yàn)和研制，實(shí)驗(yàn)接連失敗兩次。終于在1927年，第一架"喉"式單翼無(wú)人機(jī)面世，由英國(guó)研制出來(lái)的第一架無(wú)人機(jī)也在英國(guó)海軍"堡壘"號(hào)軍艦上試飛成功，這一新聞驚動(dòng)了當(dāng)時(shí)處于戰(zhàn)爭(zhēng)背景下的整個(gè)世界。[2]

發(fā)展歷程：隨著時(shí)代的發(fā)展，無(wú)人機(jī)的技術(shù)也在逐步成熟。在1933年，美國(guó)也研究出自己的無(wú)人機(jī)。但進(jìn)步較大的，是由美國(guó)陸軍研制，根據(jù)研究人員命名的“凱特林飛蟲(chóng)”，這架無(wú)人機(jī)直到二戰(zhàn)結(jié)束才被美國(guó)政府向外披露出資料。

二戰(zhàn)結(jié)束后至今的七十多年來(lái)，航空技術(shù)和材料學(xué)得到發(fā)展，無(wú)人機(jī)的技術(shù)也得到發(fā)展。目前，市面上已經(jīng)擁有超過(guò)上百種無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)也已經(jīng)成為很多研究機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)項(xiàng)目。在今年拉斯維加斯舉辦的CES展會(huì)上，英特爾公司通過(guò)游戲"無(wú)人機(jī)乒乓球"像大眾展示了一種新技術(shù)，即無(wú)人機(jī)的自動(dòng)駕駛技術(shù)。這個(gè)游戲是由四個(gè)人圍住一架無(wú)人控制的無(wú)人機(jī)周?chē)?，?dāng)其中的一個(gè)人靠近無(wú)人機(jī)，他就會(huì)自己遠(yuǎn)離這個(gè)人，朝另外的方向移動(dòng)，如果有其他人靠近，也是如此。這個(gè)游戲就像四個(gè)人在打兵乒球—自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)。這個(gè)看起來(lái)讓人覺(jué)得很簡(jiǎn)單的東西，在今年CES展會(huì)上卻吸引了絕大部分人的眼光，因?yàn)榭雌饋?lái)輕松的操作，確是當(dāng)今世界最高尖的技術(shù)之一。整個(gè)"乒乓球"游戲中沒(méi)有人在遙控控制這架無(wú)人機(jī)，而是由它自己操控，它"看到"有人靠近，判斷之后進(jìn)行躲避。

這不僅僅是一個(gè)展會(huì)上的演示，更是自動(dòng)駕駛技術(shù)在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)大進(jìn)步。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在應(yīng)用在無(wú)人機(jī)上，對(duì)無(wú)人機(jī)的控制人員的操作有很大幫助。在作業(yè)過(guò)程中，即使是非常有經(jīng)驗(yàn)的無(wú)人機(jī)操作員，也要集中大量的注意力，以避免無(wú)人機(jī)在工作過(guò)程中撞上其他東西（比如建筑，天線(xiàn)等），花費(fèi)大量的時(shí)間完成微小的工作。而自動(dòng)駕駛系統(tǒng)改善了這一問(wèn)題，它可以幫助操作員在工作中把精力放在要做的事情上（比如維修，拍攝）。想要做到無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛，就需要安裝自動(dòng)駕駛儀，自動(dòng)駕駛儀主要由四個(gè)單元組成∶（1）微處理器單元;（2）GPS和慣性傳感器單元;（3）飛行狀態(tài)控制單元;（4）大氣數(shù)據(jù)傳感器單元。[3]

它的設(shè)計(jì)過(guò)程如下圖：

市場(chǎng)分析：

自動(dòng)駕駛無(wú)人機(jī)正處于一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期，也是一個(gè)黃金時(shí)期。在建筑承包商，快遞行業(yè)，服裝零售行業(yè)等行業(yè)都具有很好的發(fā)展前景。[4]

建筑承包商

自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)對(duì)建筑承包商和消費(fèi)者都有幫助。對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，可以用不用花費(fèi)太多時(shí)間就能找到自己喜歡的建筑承包商。對(duì)于承包商來(lái)說(shuō)，不必重復(fù)勘查作業(yè)，也省略了很多成本費(fèi)用。

快遞行業(yè)

亞馬遜、eBay，淘寶等以網(wǎng)購(gòu)為主的電子商務(wù)公司在倉(cāng)儲(chǔ)和物流方面承擔(dān)著巨大的壓力，每天都會(huì)收到客戶(hù)催促發(fā)貨的請(qǐng)求。如果自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)能夠投入使用，倉(cāng)庫(kù)管理將得到很大的改善，本來(lái)需要一天能夠發(fā)貨的物品可能只需要一個(gè)小時(shí)就能發(fā)出去。

服裝零售行業(yè)

消費(fèi)者可以在網(wǎng)上挑選喜歡的衣服，然后不用再等幾天，可能只要幾個(gè)小時(shí)，自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)就會(huì)把貨物送到消費(fèi)者的手上。消費(fèi)者可以在自己家任意試穿，然后再把需要退貨的衣服使用無(wú)人機(jī)退貨。

度假旅游業(yè)

無(wú)論你是一個(gè)人旅行還是和家人一起旅行，度假區(qū)安排的自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)，都滿(mǎn)足讓你全方位，多角度的拍照留念的心愿，拍下你和家人的快樂(lè)時(shí)光，給消費(fèi)者帶來(lái)更好的旅行體驗(yàn)。

媒體行業(yè)

無(wú)人機(jī)特殊的拍攝角度給攝影帶來(lái)很多驚喜，有了自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)，專(zhuān)業(yè)攝影師能夠更加專(zhuān)心的拍攝，拍出更多好的作品。安保和執(zhí)法

警察在工作中，各種各樣的任務(wù)長(zhǎng)期讓他們處于危險(xiǎn)之中，如果能使用自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)，相當(dāng)于多了「上帝視角」，警察就能輕易了解現(xiàn)場(chǎng)情況，制服罪犯。

消防員也可以使用自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)搭載消防水籠頭，在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)用更安全的操作，更小的犧牲拯救更多的生命。

目前，自動(dòng)駕駛無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展還不夠成熟和完善，但整體的大環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)較為良好。國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛?cè)蕴幱谘邪l(fā)測(cè)試階段，同國(guó)外相比，在技術(shù)上還具有很大的進(jìn)步空間。同時(shí)，在產(chǎn)品和市場(chǎng)等多個(gè)方面存在很大的可變動(dòng)空間，無(wú)人機(jī)行業(yè)的商業(yè)模式也正處于初期的摸索之中。隨著自動(dòng)駕駛系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，中國(guó)自動(dòng)駕駛行業(yè)在無(wú)人機(jī)的應(yīng)用上會(huì)越來(lái)越優(yōu)秀。

我們可以肯定的是，隨著科技進(jìn)步，制作技術(shù)的提升，成本降低，將會(huì)有越來(lái)越多的人喜歡放飛這個(gè)大玩具，也會(huì)有越來(lái)越多的行業(yè)需要它，自動(dòng)駕駛的無(wú)人機(jī)前景廣闊，但是也存在很多發(fā)展上的困難。除了價(jià)格因素外，依然有眾多來(lái)自消費(fèi)者消費(fèi)觀(guān)念上的阻力。目前最需要解決的問(wèn)題，就是如何提高無(wú)人機(jī)的在大眾日常生活中的實(shí)用性，如何幫助人們更好的生活。自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)解決了很大一部分的門(mén)檻問(wèn)題，但是無(wú)人機(jī)從一個(gè)專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的設(shè)備發(fā)展到將來(lái)成為大眾都能接受的玩具還有很長(zhǎng)的路要走。這也需要研發(fā)機(jī)構(gòu)，廠(chǎng)商和政府部門(mén)的多重配合配合才能水到渠成。

參考文獻(xiàn)：

[1]王智敏;王歡歡;崔敬魁;李東達(dá);四旋翼飛行器[J];橡塑技術(shù)與裝備;2016年02期

[2]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)逆自主飛行控制系統(tǒng)研究.尹彥清.2013

[3]小型無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛儀控制系統(tǒng)的研究.劉柱.長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.01

[4]無(wú)人機(jī)能飛多"高"：揭秘?zé)o人機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿?View Point.017

（作者單位：1.78102部隊(duì);2.空軍預(yù)警學(xué)院）