探索無人機(jī)的發(fā)展應(yīng)用

謝延旭

摘 要：在當(dāng)今信息化時(shí)代的背景下，無人機(jī)技術(shù)日新月異。無人機(jī)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(shè)施與應(yīng)用到的材料工藝等隨之改變，在一百多年歷史進(jìn)程中，人們將最初的軍事武器發(fā)展創(chuàng)新，逐漸滲透到各個(gè)領(lǐng)域。正如當(dāng)下人類社會(huì)里，大疆小米等制造的航拍器材類消費(fèi)級(jí)無人機(jī)、工業(yè)廠家生產(chǎn)的遙感巡檢類專業(yè)級(jí)無人機(jī)等不斷產(chǎn)出并更新，為人們提供了攝影、測繪、巡檢、遙感等技術(shù)支持，在生活生產(chǎn)中取得了良好的回報(bào)。本文將從介紹無人機(jī)的功能特點(diǎn)開始，對(duì)無人機(jī)工作時(shí)所使用的功能技術(shù)及其涉及領(lǐng)域進(jìn)行主要闡述，最后對(duì)無人機(jī)的未來進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；發(fā)展現(xiàn)狀；軍事民用

中圖分類號(hào)：V279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）08-0218-02

科技信息化給人們生活方式、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)帶來巨大的改變，無人機(jī)作為新技術(shù)下的產(chǎn)物具有體積小、航程遠(yuǎn)及無需人駕駛的優(yōu)勢，它結(jié)合新興技術(shù)，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(huì)民用方面也開始活躍起來。近些年來無人機(jī)的飛控系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等愈發(fā)成熟，無人機(jī)作業(yè)于生活生產(chǎn)的課題成為了新的發(fā)展趨勢，功能不一的無人機(jī)們逐漸走進(jìn)了人們的視野。

1 無人機(jī)的主要特點(diǎn)

1.1 圖像采集

圖像采集是指利用無從機(jī)上配置的航拍設(shè)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(jī)具有可調(diào)高度的移動(dòng)性能，相比于較原始的地面采集更機(jī)動(dòng)靈活。

1.2 無人化

因無人機(jī)是通過電磁波控制或按內(nèi)部程序進(jìn)行運(yùn)作的，減少了對(duì)人力資源的使用，避免了相關(guān)領(lǐng)域的人才損失。更由于機(jī)器內(nèi)部無人化，無人機(jī)的體積不斷縮小、樣式得到改變，內(nèi)部功能也有了更多的補(bǔ)充完善，提高了機(jī)械的空間利用率，推動(dòng)了無人機(jī)的多樣化。

1.3 其他

此外，有的無人機(jī)被不斷縮?。涸谌珯C(jī)身采用復(fù)合材料或碳纖維來減小質(zhì)量，并通過換裝小尺寸的小功率機(jī)來減小體積。被賦予這些特點(diǎn)的無人機(jī)自身信息特征頭減弱，就可以實(shí)現(xiàn)微型化和隱身化等特點(diǎn)。這在軍事偵察、目標(biāo)識(shí)別方面都有相當(dāng)大的貢獻(xiàn)。

2 無人機(jī)的主要功能應(yīng)用

2.1 測繪

測繪，通俗來說就是實(shí)現(xiàn)測量和繪圖的功能。無人機(jī)測繪主要是利用無人機(jī)圖像采集功能采集數(shù)據(jù)信息，將已收集信息通過無線電將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面中心，由相關(guān)人員對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)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(shù)據(jù)關(guān)系或圖片。人力測繪存在耗時(shí)長、成本高、信息滯后的缺點(diǎn)，而無人機(jī)攻克了這些難點(diǎn)，它的高機(jī)動(dòng)、低成本、方便快捷在后來的建筑測繪及道路測繪都發(fā)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(xiǎn)地帶，無人機(jī)比載人飛機(jī)更能勝任測繪作業(yè)。無人機(jī)可以孤身深入高危地帶腹部收集數(shù)據(jù)，而載人飛機(jī)則需要顧及人體在高危環(huán)境下的安全問題，還需要后勤人員、醫(yī)務(wù)人員來做好保障工作。

2.2 遙感

遙感泛指遠(yuǎn)距離的無接觸探測，類似蝙蝠在黑夜發(fā)射超聲波來“看清”附近的環(huán)境。是運(yùn)用傳感器或遙感器對(duì)物體的電磁波的輻射、反射波長等特征的探測。無人機(jī)用傳感器等對(duì)電磁波敏感的探測儀器，收集目標(biāo)物反射回來的電磁波信息，分析處理后識(shí)別目標(biāo)物，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定位、定性、定量的功能。與傳統(tǒng)方式的航空航天地面信息采集相比，無人機(jī)遙感獲取影像快速清晰且易于解析、覆蓋面積大、運(yùn)行和維護(hù)成本低，充分彌補(bǔ)了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感和普通航空遙感回訪周期長、時(shí)效性不強(qiáng)、受限于天氣條件及制造成本的不足。目前，我國的無人機(jī)遙感在大比例地理測繪、環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害應(yīng)急、城市規(guī)劃方面獲得了探索性的應(yīng)用。

截至2016年，無人機(jī)遙感已經(jīng)完成了在貴州福建等地的大比例尺測圖任務(wù)以及西部某處34個(gè)高原縣城的航拍任務(wù)，為不斷更新完善領(lǐng)土信息貢獻(xiàn)力量。2013年8月16日，廣東省河源紫金縣洋頭鎮(zhèn)因強(qiáng)降雨導(dǎo)致山洪暴發(fā)，該區(qū)的遙感無人機(jī)實(shí)時(shí)記錄了災(zāi)區(qū)的動(dòng)態(tài)，為災(zāi)情調(diào)查帶來了準(zhǔn)確、清晰、動(dòng)態(tài)的現(xiàn)實(shí)依據(jù)。

2.3 巡檢

巡檢是無人機(jī)民用領(lǐng)域重要組成部分，當(dāng)今社會(huì)電力系統(tǒng)發(fā)達(dá)，輸電線路遍布各處，一方面輸電線內(nèi)部承受著不可避免的電流沖擊與機(jī)械荷載，另一方面輸電線長期處于暴露狀態(tài)，也需要承受外界的各種侵害，包括了在強(qiáng)風(fēng)、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(duì)輸電線路設(shè)施進(jìn)行定期的巡檢十分重要，目前我國某些地區(qū)如海南等地的電網(wǎng)無人機(jī)巡檢已趨向常態(tài)化，其電網(wǎng)巡檢工作圖如圖1。

具體的巡檢工作是指利用無人機(jī)上航拍設(shè)備、紅外傳感器等記錄和識(shí)別電路設(shè)備，再對(duì)這些信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，掌握電路管道的實(shí)際運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路中存在安全隱患，保證電路運(yùn)輸運(yùn)行可靠。與傳統(tǒng)的人力排查相比，無人機(jī)效率高、出勤率高，且成本低廉、容易維護(hù)。特別是在我國電壓線遍布的情況下，歷經(jīng)森林、荒郊、河流……人力排查的工作強(qiáng)度可想而知。于是無人機(jī)推廣而來，以其視野廣、移動(dòng)快、方便攜帶深受喜愛。這同樣要求著相關(guān)從業(yè)人員必需掌握無人機(jī)的工作原理以及運(yùn)行與修理技術(shù)，將先進(jìn)的無人機(jī)技術(shù)納入技能學(xué)習(xí)中，影響著下一批技術(shù)人員甚至與之相關(guān)專業(yè)的學(xué)生分子。

當(dāng)然，巡檢在林業(yè)和農(nóng)業(yè)部門也深受歡迎。在林業(yè)部門可用于巡邏廣闊的森林，關(guān)注森林生長、樹木盜伐、森林起火等情況。環(huán)境部門也將其用以監(jiān)控土地荒漠化、鹽堿化水平以及突擊檢控農(nóng)林企業(yè)土地污染情況等。農(nóng)業(yè)方面則是利用無人機(jī)監(jiān)控農(nóng)作物生長情況，甚至用無人機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑等。

2.4 軍事

無人機(jī)最先起源于第一次世界大戰(zhàn)中，在軍事領(lǐng)域發(fā)展時(shí)間最長，不同功能不同體型的無人機(jī)逐步被研發(fā)。從功能應(yīng)用來看，軍用無人機(jī)主要用于情報(bào)偵察、軍事打擊、信息對(duì)抗、通信中繼。下面讓我們依次對(duì)他們進(jìn)行一些簡單說明。

首先，偵察無人機(jī)通過配置光電、雷達(dá)等傳感器，提供不同角度、不同地區(qū)的偵察情況，為部隊(duì)提供實(shí)時(shí)情報(bào)支持。而軍事打擊則主要指作戰(zhàn)無人機(jī)，這種攻擊類無人機(jī)配備了作戰(zhàn)單元，識(shí)別目標(biāo)后可以通過鎖定目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的攻擊，殺傷力巨大。關(guān)于信息對(duì)抗，就是交戰(zhàn)雙方在信息技術(shù)上的較量了，它是針對(duì)敵方的指揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、雷達(dá)通信設(shè)備、復(fù)雜電磁環(huán)境等光電信息進(jìn)行對(duì)抗，干擾或阻斷敵方的攻擊和偵察，為作戰(zhàn)無人機(jī)、偵察無人機(jī)掃除障礙。最后說到通信中繼，無論是在過去的冷兵器戰(zhàn)爭還是現(xiàn)在的信息化戰(zhàn)爭，信息的交流傳遞都是戰(zhàn)場指揮控制的核心。通信網(wǎng)絡(luò)中繼無人機(jī)工作原理類似于衛(wèi)星，在無人機(jī)上配置數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，將地面控制中心、通信中繼無人機(jī)、作戰(zhàn)機(jī)串聯(lián)起來，建立通信鏈路，增加前線戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)距離。而且移動(dòng)的無人機(jī)降低了遭受攻擊的幾率，且現(xiàn)今無人機(jī)中繼系統(tǒng)之間有著備份數(shù)據(jù)鏈，即使被攻擊，替補(bǔ)通信網(wǎng)絡(luò)也能夠快速恢復(fù)信息并替補(bǔ)使用。

這一系列戰(zhàn)前信息獲取，戰(zhàn)時(shí)殲滅機(jī)打擊，戰(zhàn)中信息干擾，戰(zhàn)酣通信中繼運(yùn)維，展示了無人機(jī)在戰(zhàn)斗中部署應(yīng)用靈活、情報(bào)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)，顯著提高了作戰(zhàn)效率。

3 展望未來

隨著人類科技的成熟，未來無人機(jī)趨向智能化，即集合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)等使無人機(jī)完成更多功能性操作，之所以說是智能化而不是自動(dòng)化，原因在于自動(dòng)化的無人機(jī)不比智能化的無人機(jī)運(yùn)算周密、運(yùn)行穩(wěn)定。集群也將是未來無人機(jī)一大特色，對(duì)于民用而言，在一些喜慶的場合能起來推動(dòng)氣氛的高潮，而在軍用領(lǐng)域，集群飛行作戰(zhàn)，意味著可以實(shí)施類似“狼群戰(zhàn)術(shù)”，即對(duì)數(shù)量劣勢敵方戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行不同方向不同高度進(jìn)行攻擊，必要時(shí)進(jìn)行自殺式攻擊，無人機(jī)低廉，不會(huì)有人傷亡，而載人航空器則不同，昂貴且會(huì)出現(xiàn)損失高素質(zhì)人員的情況，戰(zhàn)爭是國力的效量，有高素質(zhì)人員和具有較好的武器是打好每場戰(zhàn)役的關(guān)鍵。在國力有限的情況下，應(yīng)將有限資源經(jīng)濟(jì)化使用，未來必將出現(xiàn)多樣化的新型無人機(jī)也將帶來新型工作崗位，無人機(jī)快遞、無人機(jī)保險(xiǎn)、無人機(jī)維修及保養(yǎng)等一系列新型行業(yè)興起。

4 結(jié)語

無人機(jī)自20世紀(jì)20年代出現(xiàn)，從最初單一的靶機(jī)到現(xiàn)在多樣功能用途的無人機(jī)，在社會(huì)生產(chǎn)和軍事對(duì)抗上充當(dāng)不可缺少的一部分。遙感并提供第一時(shí)間的災(zāi)害數(shù)據(jù)，對(duì)電路管路巡檢，偵察情報(bào)，精確遠(yuǎn)程打擊等，隨著科技不斷進(jìn)步，無人機(jī)煥發(fā)著昂揚(yáng)的生命力。目前一些民用無人機(jī)在科技愛好者領(lǐng)域備受青睞，也因?yàn)槭褂貌划?dāng)而給社會(huì)帶來了一定的治安問題，因此在2018年1月26日，國務(wù)院、中央軍委空中交通管制委員會(huì)辦公室發(fā)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(zhàn)略層面對(duì)無人機(jī)飛行管理與后續(xù)發(fā)展做出部署，體現(xiàn)了對(duì)無人機(jī)日后發(fā)展的重視與期待。

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