無人機技術突破大盤點，突破喜人前景光明
回顧無人機行業(yè)一整年的發(fā)展，在諸多技術難題上獲得了喜人的突破。
一、動力技術
續(xù)航能力是目前制約無人機發(fā)展的重大障礙，業(yè)內人士也普遍認為消費級多旋翼續(xù)航時間基本維持在20min左右，很是雞肋。逼得用戶外出飛行不得不攜帶多塊電池備用，造成使用操作的諸多不便，為此有諸多企業(yè)在2016年里做出了新的嘗試。
1.氫燃料電池
高原地區(qū)的高海拔會導致低含氧量、低氣壓和低氣溫,這些因素對無人機工作的影響非常大，特別是動力系統(tǒng)方面。今年5月底，武漢眾宇動力團隊在新疆勝利達坂地區(qū)，順利完成了對氫燃料電池系統(tǒng)在高原應用中功效的一系列測試，驗證了燃料電池在低氣壓、低含氧環(huán)境中的性能變化的預計結果，也測試了系統(tǒng)在同時面臨低氣壓、低氣溫環(huán)境的工況變化，證實了之前實驗室模擬計算的結果，用氫燃料電池作為無人機的動力系統(tǒng)，將使其能夠有效應對高海拔、高氣壓的困難作業(yè)環(huán)境。
2.無線充電
倫敦帝國理工學院博士研究助理，Samer Aldhaher找到了一種方法，可以通過無線充電裝置提供電力給小型無人機。該款無線充電底座是由一個雙層印刷電路板(PCB)組成，上面蝕刻有無線電發(fā)射器。另外它還有一個13.56MHz逆變器，它能夠為電路板提供電流。為了能夠接收到無線電波，無人機外部還纏繞有導電銅箔膠帶。但目前只能讓無人機飛到距離無線充電底座12.7厘米高，也不能飛得太遠，因為模型機上缺少板載電源，如果它飛得離充電裝置太遠的話，就會關閉了。
3.太陽能續(xù)航
據(jù)外媒報道，無人機(UAV)太陽能解決方案開發(fā)商Alta Devices宣布，將為無人機制造商C-Astral研發(fā)的新一代無人機提供太陽能技術，該技術將有助于提升無人機的續(xù)航能力，這款新型太陽能電池以31.6%的太能效率打破了世界記錄，可以使無人機至少可以再多飛行兩個小時，與此同時這款太陽能供電技術還可以做到延長無人機的飛行時間而不會影響高性能飛機設計。
4.核能供電電池
俄羅斯薩馬拉科羅廖夫大學新聞辦日前宣布，該校科研人員正在研制一種核能電池，使用期可達100年。其中的新技術利用多孔碳化硅結構保護放射性元素，能在保證安全的同時，讓核能電池工作很長時間。在無人機領域，不少無人飛行器的研制者對此類電池興趣非常大，因為對他們來說，電源體輕且單位功率大對于滿足持續(xù)工作的要求極為重要。此外，碳化硅材料不僅能夠抗寒，還能經(jīng)受住近350攝氏度的高溫，裝有這種電池的傳感器在機械制造領域也極具價值。
二、導航技術
無人機準確地知道自己“在哪兒”、“去哪兒”，幾乎是類似于人類“從哪里來、到哪里去”的哲學問題，在無人機的任何發(fā)展階段都是繞不開的問題。
1.定位技術
目前無人機多采用GPS定位，信號容易受到干擾。未來研究方向包括利用多信息源定位，如TV、收音機、Wi-Fi等等信息定位，彌補GPS定位的不足，今年無人機RTK技術的突破，十分引人關注。
我們知道無人機的飛行航線依賴于導航定位系統(tǒng)，可以根據(jù)定位系統(tǒng)所得到的信息讓無人機在指定的時間內完成航行任務，而其精準度與所搭載的定位技術直接掛鉤，基于RTK技術的無人機定位系統(tǒng)可以通過實時獲取導航衛(wèi)星信號和RTK差分定位信息，為無人機飛行作業(yè)提供高精度定位支持。
RTK的中文全稱是實時動態(tài)差分法，是建立在實時處理兩個測站的載波相位基礎上的種新的常用的GPS測量方法，與之前的GPS定位技術相比，采用了載波相位動態(tài)實時差分方法，可以在野外實時得到厘米級定位精度，這項技術在植保無人機的作業(yè)方面更有效果，比如極飛P20V2采用的軍用級別RTK定位技術，讓航線的精度達到厘米級，不僅讓噴灑更精準，也能更好的避開障礙物。
2.避障技術
讓飛行中的無人機“長眼鏡”，能夠識別飛行路徑上的障礙物，并準確繞飛或懸停，是實現(xiàn)無人機智能化的重要一步。今年無人機避障技術將在這些方面實現(xiàn)突破。
夜間避障：比如極飛為了方便夜間作業(yè)，采用了主動近紅外照射技術，簡單來說就是加了一個特殊的“手電筒”和并改造了“手電筒”眼睛，雙目是由兩個黑白鏡頭組成，從380-1080nm波段都可以成像，也就意味著不僅能“看見”可見光，還能看見人眼也看不見的紅外線。無人機會主動發(fā)射近紅外線光線，雖然人眼看不到，但能作為夜晚的光源，雙目的每一個鏡頭就能接收到環(huán)境中的紅外線的反饋，經(jīng)過雙目計算后就可以「感知」到環(huán)境和障礙物了。而且避障距離和白天相比沒有變化，都是30米(角度：水平FOV65°)。
雙目立體視覺功能：在當前的無人機領域，“雙目立體視覺功能”(簡稱雙目功能)日益受到重視，成為了諸多新品的標配和宣傳點。大疆創(chuàng)新發(fā)布的精靈Phantom4就運用了立體視覺定位系統(tǒng)，由雙目視覺傳感器和一組超聲波傳感器組成，從根本上解決了懸停的精度，實現(xiàn)了復雜環(huán)境下穩(wěn)定飛行的功能。
四維雷達技術：傳統(tǒng)的民用雷達大多只能提供二維的信息，但是，人們都生活在三維的空間里，二維信息是遠遠不夠的。舉例來說，現(xiàn)在的民用雷達都無法測量車子的高度，而這對于無人駕駛、無人機等方面的應用就有很大的局限性。位于美國俄亥俄州的公司Oculii，開發(fā)了世界上第一個可以商用的四維雷達，使得無人機在三維空間，獲取上下左右的空間信息。
三、通訊技術
無人機通信技術長久以來都是行業(yè)研究的重點和難點，怎么樣才能保障通信的安全和便捷，也是眾多專家研究的關鍵領域。
1.5G通訊技術
瑞典網(wǎng)絡巨頭愛立信在8月份宣布，已經(jīng)攜手中國移動進行了全球首次5G無人機現(xiàn)場測試。試驗結果表明，無人機可和手機一樣在不同的小區(qū)間切換，且能和手機和諧共處、共享基站資源，充分證明了無人機網(wǎng)絡的商用可行性，并且伴隨著中國移動成功牽頭5G系統(tǒng)設計，項目名為R15“5G System Architecture”，該項目將制定《5G系統(tǒng)總體架構及功能》及《5G系統(tǒng)基本流程》兩個基礎性標準，預計在2017年12月完成，這也從側面印證了無人機5G通信將在2017年搭載著春風獲得全新的發(fā)展。
2.Wifi通訊技術
諸如Google和Facebook等公司都在做太陽能Wi-Fi無人機，也在通過實際飛行對機身進行測試，日前，俄“前瞻研究”基金與研究自動控制的科研人員共同研制了代號為“貓頭鷹”的無人機，負責攜帶無線通信設備向偏遠地區(qū)傳輸無線數(shù)據(jù)，其相當于一座無線網(wǎng)絡傳輸平臺，飛行中攜有無線通話及視頻信號自主轉發(fā)器。這樣一來，它在相關空域持續(xù)巡航時，就能通過傳輸無線數(shù)據(jù)給當?shù)貛頍o線通信網(wǎng)絡，更有于人們生活的便捷性。
回顧2016年，無人機在定位、通訊、動力等方面都有巨大的技術突破，而其他領域的成果也頗為豐厚，整體看來自2015年元年的起步，到2016年全年的基礎，展望明年整個無人機行業(yè)將在一個新的起點上獲得巨大的騰飛。
四、飛控技術
飛控是無人機的大腦，也是整體最為關鍵的部分，如何保持機體平穩(wěn)飛行，不斷升級產(chǎn)品質量，是各家企業(yè)在市場競爭中的關鍵所在。
縱觀現(xiàn)在的飛控市場，包括大疆，零度等無人機企業(yè)，都有提供一體化飛控系統(tǒng)方案，也出現(xiàn)如拓攻等新加入飛控市場的企業(yè)。大疆有NAZA，A2，A3等不同等級的飛控，多家植保無人機如，埃森、全球鷹等正在使用。拓攻則有T1-A，臨沂風云等植保無人機企業(yè)使用的正是這一款。這些一體化的飛控都是一個完整的飛控產(chǎn)品，有主控、GPS、PMU、OSD等組件，同時提供開放的SDK，無人機廠商可以針對自身的需求進行二次開發(fā)。
如今，一體化飛控的需求主要集中在農業(yè)植保、安防和巡檢領域，這都是大家熟知的應用領域，需求龐大且現(xiàn)今技術已經(jīng)可以滿足主要需求。而在不久的將來，會有越來越多的無人機廠商加入到市場開拓中，通過利用市場上已有的一體化飛控系統(tǒng)，釋放出更多的時間去開發(fā)新的應用領域。
五、芯片技術
世界著名芯片制造商如三星、英特爾均以紛紛進駐無人機行業(yè)，研發(fā)集無線通信、傳感器集成和空間定位等功能于一體的高性能芯片，使無人機能夠獲得和個人電腦一樣的處理能力。
今年，在加州圣克拉拉(Santa Clara)舉行的“Embedded Vision Summit”會議上，幾家芯片公司展示了自己的設計，已經(jīng)和谷歌展開合作的Movidius正是其中之一，公司宣稱它是第一塊USB深度學習模組。Movidius芯片的功耗只有1瓦特，它可以為無人機、攝像頭、機器人提供神經(jīng)網(wǎng)絡功能。
高通已經(jīng)發(fā)布面向驍龍神經(jīng)網(wǎng)絡處理引擎(Snapdragon Neural ProcessingEngine)的軟件開發(fā)者工具包，它可以讓智能手機、無人機、其它設備更智能，能夠追蹤目標、識別聲音。英特爾、ARM、CEVA、益華計算機(Cadence Design Systems)也試圖在芯片中加入深度學習功能。谷歌是深度學習的領先者，它已經(jīng)推出了開源Tensor Flow深度學習軟件，支持低能耗8位處理器，這種處理器對移動應用至關重要，且這些技術的突破有望在2017年使無人機的整體性能更上一個臺階。
六、VR技術
目前市面上已有不少廠家將無人機與VR結合在一起，比如國外的Aerix，國內的億航等等企業(yè)，將VR技術應用在無人機上，在第一時間將無人機拍到的畫面實時展示在使用者眼前。用戶只要轉動頭部便能改變鏡頭角度，再配合遙控器控制無人機，使用者即使身處地面，也能感受翱翔天際的快感，不僅可以讓用戶通過VR眼鏡來操控航拍，還能讓用戶通過虛擬現(xiàn)實獲得新的操作樂趣。
VR就是一個充滿前景的方向。可是VR技術目前并不成熟，依托無人機小攝像頭和手機帶來的VR體驗可是說是非常糟糕，但是我們也不能否認廠家的努力和創(chuàng)新，只是無人機行業(yè)的門檻很高，需要長期的技術積累才能做出一款完善的產(chǎn)品。VR是充滿前景的產(chǎn)業(yè)，或許在2017年無人機與VR技術的結合將更加完善和便捷。
七、攝像技術
航怕、自拍是消費級無人機的大賣點，如何獲取更清晰的拍攝水平，滿足消費者日益提高的需求，是業(yè)內苦心鉆研的課題。
僅僅是4K已經(jīng)無法滿足航拍愛好者了，今年美國公司QueenB Robotics，推出的新款無人機Exo360,是世界上第一臺可以拍攝360全景4K視頻的無人機.而大疆時隔兩年之后發(fā)布了新款Inspire無人機：Inspire2，相較于前一版本的Inspire無人機，在硬件方面又有了許多升級，最明顯是搭載雙攝像頭，為了確保無人機的速度不會對視頻拍攝質量和畫面的穩(wěn)定性造成影響，還下調了時速。
或許在2017年，為了迎合市場需求的升級，還會有更多的企業(yè)加大對攝像技術的研發(fā)，我們很有可能在短時間內就會通過無人機拍攝到更加清晰美麗的景色。
八、空管技術
1.美國航天局(NASA)同空間技術公司聯(lián)手組成團隊開發(fā)無人機空中交通管制系統(tǒng)的原型產(chǎn)品。
2.隨后，美國一家公司發(fā)布了測試版本的無人機動態(tài)地理空間限制系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)是為了確保無人機在500英尺高度下，安全規(guī)范飛行而設計的。
3.在第三屆AOPA(Aircraft Owners Pilots Association，航空器擁有者及駕駛員協(xié)會)國際飛行訓練展會上，中國AOPA聯(lián)合多家企業(yè)開發(fā)的針對輕小無人機的“UCloud”無人機監(jiān)管系統(tǒng)宣布上線。
4.近日，諾基亞與阿拉伯聯(lián)合酋長國民航總局(UAEGCAA)建成戰(zhàn)略合作關系，計劃建成一個管理城市內外無人機交通的全面生態(tài)系統(tǒng)，用于管理城市內及周邊的無人機，并能夠將其與人、載人飛行器以及各類聯(lián)網(wǎng)設備進行交互協(xié)調。
克里斯·安德森(Chris Anderson)是3D機器人技術公司(3D Robotics)的創(chuàng)始人兼CEO。他成功發(fā)展了無人機業(yè)務，并創(chuàng)建了一個名為“DIY無人機”的大型無人機愛好者社區(qū)網(wǎng)站，他對無人機技術今后的發(fā)展與突破也做出了預測，在他看來從2017年起，無人機將日益以尖端智能手機技術(Qualcomm Snapdragon平臺)為基礎;主要軟件公司將無人機數(shù)據(jù)作為核心產(chǎn)品，將“實境捕捉”帶入主流;無人機收集和使用的數(shù)據(jù)量超過衛(wèi)星。這些預測或許將為企業(yè)家和投資者，在戰(zhàn)略布局指明方向，獲取巨大的商業(yè)機會。
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