現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)研究

王超

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有效的推動(dòng)了現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，并且在越來(lái)越多的領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。近些年來(lái)，無(wú)人機(jī)的發(fā)展勢(shì)頭有增無(wú)減，且應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，因此對(duì)其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)提出了較高的要求。本文將會(huì)對(duì)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，重點(diǎn)探究無(wú)人機(jī)涉及的技術(shù)領(lǐng)域及其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，以期更好的推動(dòng)現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)

在現(xiàn)代和未來(lái)發(fā)展中，信息技術(shù)發(fā)揮著決定性的作用，無(wú)人機(jī)不僅可以為相關(guān)決策提供全面、準(zhǔn)確的信息，而且還可以有效推動(dòng)各行各業(yè)的發(fā)展。如今，隨著高新技術(shù)的發(fā)展，有效的拓寬了無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍，而且相關(guān)性能得到有效提升，為推動(dòng)不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀

無(wú)人機(jī)最早出現(xiàn)在軍事領(lǐng)域，英國(guó)于1914年就對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行了研究，主要是無(wú)人靶機(jī)，側(cè)重于軍事訓(xùn)練。1917年美國(guó)研發(fā)并成功試飛第一架無(wú)人機(jī)，隨后推動(dòng)了無(wú)人機(jī)的快速發(fā)展，而且在對(duì)朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)和越南戰(zhàn)爭(zhēng)中負(fù)責(zé)偵查等軍事活動(dòng)。20世紀(jì)50年代無(wú)人機(jī)開(kāi)始在我國(guó)獲得發(fā)展，主要用于加強(qiáng)我國(guó)的科學(xué)研究及國(guó)防建設(shè)，如航空攝影、軍事偵察等。如今，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線電技術(shù)及控制技術(shù)等的發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)了無(wú)人機(jī)的發(fā)展速度，其不僅在空中偵察、電子對(duì)抗、定位目標(biāo)、監(jiān)視戰(zhàn)場(chǎng)、戰(zhàn)況評(píng)價(jià)、散發(fā)傳單和營(yíng)救飛行員等軍事領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而且在攝影測(cè)量、大地測(cè)繪、警用安防、資源探測(cè)、環(huán)保監(jiān)視等民用領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，并取得了比較不錯(cuò)的應(yīng)用效果。

2 無(wú)人機(jī)涉及的技術(shù)領(lǐng)域

2.1 控制技術(shù)

2.1.1 導(dǎo)航技術(shù)

不管是在民用還是軍用領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)都需要準(zhǔn)確地知道自己“去哪兒”、“在哪兒”，為了滿足上述要求，就需要無(wú)人機(jī)具備高效的算法和精密的硬件，以期更好的開(kāi)展導(dǎo)航工作。

2.1.2 測(cè)速技術(shù)

如今，世界各國(guó)比較公認(rèn)的精確測(cè)速方案是將“超聲波”、“視覺(jué)（光流）”和“慣導(dǎo)”等有效的結(jié)合在一起，AR.Drone是多旋翼飛行器，并且是最早采用該項(xiàng)技術(shù)的無(wú)人機(jī)，其能夠有效提高無(wú)人機(jī)的可操控性。

2.1.3 定位技術(shù)

（1）GPS載波相位定位。如今，Swift Navigation公司所研發(fā)的Piksi和日本東京海洋大學(xué)所研發(fā)的RTKLIB開(kāi)源項(xiàng)目都引用了GPS載波相位定位技術(shù)。（2）多信息源定位。最近英國(guó)軍方BAE研發(fā)了NAVSOP的定位技術(shù)，其主要是借助收音機(jī)、TV、Wi-Fi等信息完成定位工作，有效彌補(bǔ)了GPS中存在的缺陷和不足。

2.1.4 避障技術(shù)

在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，為了能夠?qū)︼w行路徑上的障礙物進(jìn)行有效識(shí)別，并可以準(zhǔn)確懸停或繞飛，就需要引入避障技術(shù)。在無(wú)人機(jī)智能化發(fā)展過(guò)程中，常用的無(wú)人機(jī)避障技術(shù)有：（1）昊翔Typhoon H：Realsense（單目+結(jié)構(gòu)光）一般需要借助“主動(dòng)立體成像原理”來(lái)對(duì)人眼的視差進(jìn)行模仿，然后通過(guò)射出一束紅外光，并依靠右紅外傳感器和左紅外傳感器來(lái)對(duì)這束光的位置進(jìn)行追蹤，最后借助三角定位原理來(lái)對(duì)3D圖像中的“深度”信息進(jìn)行計(jì)算;（2）零度Xplorer 2：激光雷達(dá)TOF（Time of flight）測(cè)距一般是借助飛行時(shí)間法3D成像，其需要對(duì)目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖，并借助傳感器來(lái)接收從物體反射回來(lái)的光，該過(guò)程可以通過(guò)對(duì)光脈沖的飛行往返時(shí)間進(jìn)行探測(cè)來(lái)計(jì)算目標(biāo)距離。

2.2 通訊技術(shù)

2.2.1 4G/5G通訊技術(shù)

北京無(wú)人機(jī)聯(lián)盟與4G聯(lián)盟組織在2013年6月17日聯(lián)合舉辦了無(wú)人機(jī)聯(lián)盟與4G聯(lián)盟交流研討會(huì)，這樣不僅可以強(qiáng)化北京無(wú)人機(jī)聯(lián)盟和4G聯(lián)盟之間的技術(shù)交流與溝通，而且還深度挖掘了4G設(shè)備儀器與無(wú)人機(jī)機(jī)載載荷的聚焦點(diǎn)，以期更好的推動(dòng)北京IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國(guó)移動(dòng)在2015年研發(fā)了4G“超級(jí)空戰(zhàn)隊(duì)”設(shè)備，其能夠?qū)崿F(xiàn)航拍影像即拍即傳。

與現(xiàn)在LTE網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，5G速度提升了將近250倍，并有效推動(dòng)了無(wú)線通訊行業(yè)的發(fā)展。如今，5G技術(shù)開(kāi)始在智能手機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、汽車(chē)、無(wú)人機(jī)或其他設(shè)備等越來(lái)越多的領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

2.2.2 Wifi通訊技術(shù)

德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院在2013年研發(fā)了新型無(wú)線廣域網(wǎng)技術(shù)，其使以往最快的WiFi速度紀(jì)錄被打破，并讓1公里范圍內(nèi)的用戶下載速度達(dá)到40GB/s。與普通WiFi路由器相比，新型無(wú)線廣域網(wǎng)技術(shù)的傳輸距離更遠(yuǎn)，范圍更廣，因此在光纖布放不方便的農(nóng)村、無(wú)人機(jī)航拍的圖片上傳等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

3 現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 小型化、智能化、數(shù)字化

如今，隨著智能技術(shù)、微電子產(chǎn)業(yè)和納米技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)無(wú)人機(jī)將會(huì)朝著體積更加小巧的方向發(fā)展，并具備隱身、自動(dòng)敵我識(shí)別、人工智能控制等功能。

3.2 監(jiān)控實(shí)時(shí)化、全天候、高分辨率

借助光電、雷達(dá)等技術(shù)，無(wú)人機(jī)機(jī)載設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控信息的實(shí)時(shí)傳送，并有效提高其靈敏度和分辨率。

3.3 設(shè)計(jì)模塊化、集成化

現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)集飛行器、通信系統(tǒng)、各種傳感器、指揮和控制系統(tǒng)為一體。如果對(duì)其進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)后，可以根據(jù)不同任務(wù)要求來(lái)進(jìn)行隨意組裝，不僅可以滿足即裝即用和一機(jī)多用等要求，而且還可以達(dá)到攜帶方便、使用靈活的目的。

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)具有非常廣闊的發(fā)展前景，而且在影視拍攝、航空測(cè)繪、電力巡視、農(nóng)業(yè)植保、緊急救援、災(zāi)害觀測(cè)、物流運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了比較理想的應(yīng)用效果，為無(wú)人機(jī)日后的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

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