淺談消費級無人機的操縱方式

非凡大象

隨著無人機市場愈發(fā)火熱，其應用前景也越來越廣闊。無論在個人消費還是在工業(yè)或商業(yè)的應用，如地圖測繪、農業(yè)植保、影視航拍、應急救災、偵查監(jiān)控、物流快遞等領域，無人機都受到關注。目前，無人機不僅是眾多行業(yè)提高工作生產效率的“增倍器”，更將成為未來科技城市不可或缺的重要組成部分。

在軍民融合發(fā)展的大環(huán)境下，一些高端的軍用技術逐漸普及到了老百姓日常生活中。同時，因智能手機普及而帶來的磁羅盤、陀螺儀等微型傳感器價格下降，使人們可以用相對較低的價格從市場上購得各種功能齊全的小型消費級無人機。當功能和價格不再是影響無人機在民用市場普及應用的主要因素后，操縱它所需的專業(yè)技術和學習成本就成為限制其推廣的主要門檻。針對這個問題，一些廠商推出了基于智能手機操縱的無人機，還有一些廠商則更大膽地提出了基于腕表或手勢操縱的產品。于是隨著技術更迭，市場上逐漸形成兩大無人機操縱派系：使用專業(yè)遙控器操縱和使用智能手機操縱。

專業(yè)遙控器起初多用于模型操縱，并具有編程、查看數(shù)據等高級功能。多通道遙控器更可根據使用要求設置混合動作開關，便于模型完成各種遙控特技動作。飛行時，因航模完全依賴于飛手和通信鏈路，缺乏自主化飛行能力，所以必須要在視距范圍內飛行。而一些航模雖然可以通過安裝攝像頭等裝備實現(xiàn)超視距飛行，但對飛手的操縱水平要求較高，需要經過長期訓練、積累經驗才能上手操作并完成預想的動作。初次接觸無人機的普通消費者則很難達到這一標準。

除少數(shù)用于執(zhí)行任務的航模外，個人愛好者購買航模主要用于飛行，因此更適合使用專業(yè)的遙控器。消費級無人機則與之完全不同。在市面上主流的消費級無人機中，即使是高端產品的飛行參數(shù)也無法與同價位的航模相比。顯然，購買消費級無人機的用戶并不是為了體驗飛行樂趣。通過對比應用不難發(fā)現(xiàn)，個人選擇消費級無人機主要是用于航拍照片或視頻，且使用的飛行模式也相對固定。價格昂貴的專業(yè)遙控器對于普通消費者來說不僅會加重購買負擔，也很難快速上手。為此，大疆在專業(yè)航模遙控器基礎上進行了精簡，去除了不必要的功能，推出了簡化版的無人機遙控器，并應用于消費級無人機“精靈”上。這種遙控器僅保留了搖桿、飛行模式開關、航向鎖定開關及返航點鎖定開關，一經推出便因操縱簡單、容易上手而獲得市場的認可。同時，該遙控器還能與手機連接，通過手機端下載APP觀察記錄無人機飛行軌跡和參數(shù)。

在智能移動設備性能不高時，這樣折中的做法既符合消費者的使用習慣，又能降低研發(fā)成本。但隨著消費級無人機市場快速增長、購買無人機的成本逐漸降低、消費者對無人機的要求不斷提高，只能外接顯示器的大疆遙控器就顯得有些笨重了，且分體式設計也增加了購買成本。很快，一些新進入消費級無人機領域的科技公司就研發(fā)出采用更簡單、更智能操縱方式的無人機。億航就推出了一款完全使用手機操縱的無人機GHOST，將遙控器操縱虛擬化地呈現(xiàn)在手機屏幕上，并通過APP方式連接無人機，進一步簡化了操縱方式。從成本上看，省去遙控器后，無人機價格有所下降。同時，通過APP操縱，可實現(xiàn)一些更傻瓜化的功能，如點按屏幕地圖劃定無人機飛行軌跡等，并增加了專為個人用戶設計的一鍵跟拍、一鍵分享等功能。

發(fā)展至此，消費級無人機的操縱方式產生了分水嶺。使用遙控器操縱的用戶認為智能移動設備存在飛行安全隱患，而另一部分用戶則認為遙控器操縱不夠靈活、簡單且擴展性差。從安全性角度看，遙控器操縱更直接，且潛在影響因素少，而手機操縱則可能發(fā)生來電話、手機死機等突發(fā)狀況。然而，影響無人機飛行安全的核心部件是飛控而非操縱設備，無人機和航模最大的區(qū)別就在于有無智能化的飛控系統(tǒng)。操縱無人機時，消費者只需通過數(shù)據鏈將地面控制參數(shù)與無人機飛控進行交互，就可以使其實現(xiàn)自主飛行和指令飛行，甚至超視距飛行。飛行時，無人機的安全由飛控系統(tǒng)保障，而移動端只是指令數(shù)據上傳的端口。當無人機上的飛控系統(tǒng)接收到指令數(shù)據后，會結合傳感器的測量信息，控制舵機和油門執(zhí)行相應的飛行動作。當通信受阻即接收不到手機端信號時，飛控系統(tǒng)則會根據傳感器的測量信息，并結合預設安全程序，保證無人機處于安全狀態(tài)，直到通信恢復、接收到新指令為止。

由于手機操縱無人機時，其飛行安全保障主要依靠無人機自帶的飛控系統(tǒng)，因此雖然可能遇到忽然有來電撥入、程序退出、手機死機等一些比較極端的情況，即出現(xiàn)無人機與地面控制失效的故障，但應對這種狀況本身就是智能無人機系統(tǒng)設計的基本要求，在設計時都可做好安全保障措施。

此外，無論使用哪種操縱方式，在惡劣天氣、電磁干擾、起伏地形遮擋等情況下，都可能出現(xiàn)信號中斷；無人機飛行距離超過最大通信距離后，其控制鏈路會有很高的時延。這些情況下基本上不能手動操縱無人機，專業(yè)遙控器的優(yōu)勢同樣也無法發(fā)揮。由于通信鏈本身具有一定的不可控性，因此整個無人機系統(tǒng)的安全性和可靠性，主要依靠飛控來保障。需要說明的是，目前使用智能移動設備操縱無人機時，并非是通過藍牙或Wi-Fi直接連接無人機，而是通過藍牙或Wi-Fi連接至遙控電臺，再利用遙控電臺與無人機建立穩(wěn)定、可靠的射頻連接。因為智能移動設備的指令是通過遙控電臺發(fā)射給無人機的，所以即使遙控電臺和移動端之間的鏈接中斷（發(fā)生手機沒電、死機、信號失聯(lián)等情況），無人機也依然會保持原位或自動返航，并等待重連接或低電壓后緩慢降落。

綜上所述，雖然專業(yè)遙控器在通信鏈路、控制精度方面優(yōu)于智能移動端，但是攜帶不方便、操作較復雜、學習門檻高。而智能手機操縱則是基于智能移動端地面站，具有使用靈活、上手容易、能單手操作、反饋信息豐富全面等優(yōu)點。缺點是因不同品牌和操作系統(tǒng)的智能移動端對APP的優(yōu)化效果差異很大，且受限于智能手機觸控屏延遲問題，所以現(xiàn)階段使用智能移動設備操縱的精度遠不如遙控器。

未來無人機一定是向芯片智能化、操縱傻瓜化方向發(fā)展。從微軟可穿戴智能設備大賽上的Nixie手表式無人機到曾經火爆互聯(lián)網的Lily Drone，無不說明：能讓使用者輕松上手的無人機才會有更多和更廣泛的市場需求，特別是在以追求極致用戶體驗為主的大眾消費市場。無人機操縱方式的分化，恰是對目標用戶人群的區(qū)分。專業(yè)的工業(yè)級無人機可以使用專業(yè)的遙控器或地面站操縱，以保證更高的操縱精度和飛行參數(shù)。而消費級無人機市場則更需要容易上手的、有趣且性價比較高的操縱體驗。雖然現(xiàn)階段遙控器技術更成熟，而受硬件技術和軟件優(yōu)化等因素限制，手機操縱的優(yōu)勢并不明顯，但智能移動領域的技術更新頻率很快，隨著時間推移很快便會趕上遙控器。至于在消費級無人機領域，遙控器操縱方式是否會被完全取代，現(xiàn)在看還是一個未知數(shù)。