未來(lái)無(wú)人機(jī)的發(fā)展將在哪些技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破呢,？

一,、動(dòng)力技術(shù)

續(xù)航能力是目前制約無(wú)人機(jī)發(fā)展的重大障礙,，消費(fèi)級(jí)多旋翼續(xù)航時(shí)間基本在20min左右，用戶外出飛行不得不攜帶多塊電池備用,，造成使用作業(yè)的極大不便,。無(wú)人機(jī)必須在動(dòng)力方面實(shí)現(xiàn)突破才能走上新的革命性高度。

1. 新型電池

2015年,，來(lái)自加拿大蒙特利爾的Energy Or技術(shù)有限公司報(bào)道采用燃料電池的四旋翼進(jìn)行了3小時(shí)43分鐘續(xù)航飛行,。此外，石墨烯,、鋁空氣電池,、納米電池這三項(xiàng)電池技術(shù)有望成為未來(lái)電池世界的希望。人們對(duì)這些新的電池技術(shù)有著十分迫切的需求,。它們將首先會(huì)被應(yīng)用到手機(jī)和電動(dòng)汽車(chē),，隨后可配備于多旋翼。

采用燃料電池的Energy Or四旋翼

2. 混合動(dòng)力

2015年，美國(guó)初創(chuàng)公司Top Flight Technologies報(bào)道自己開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力六旋翼無(wú)人機(jī),。該六旋翼僅需要1加侖汽油,，便可以飛行兩個(gè)半小時(shí)，約160公里的距離,，最高負(fù)重達(dá)約9公斤,。另外，一家來(lái)自德國(guó)的公司Airstier推出了一款多旋翼,。該多旋翼采用油電混合動(dòng)力,，有效載荷5公斤，可飛行1個(gè)小時(shí),。

Top Flight Technologies混合動(dòng)力六旋翼無(wú)人機(jī)

Airstier yeair

3. 地面供電

采用地面供電的系留多旋翼,，通過(guò)電纜將電能源源不斷輸送給多旋翼，可以極大提升多旋翼的滯空時(shí)間,。比如：以色列公司Skysapience旋翼,。

Skysapience旋翼

4. 無(wú)線充電

無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)在手機(jī)、電動(dòng)牙刷等電子產(chǎn)品上實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化,，并正在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域開(kāi)展深入應(yīng)用,。來(lái)自德國(guó)柏林的初創(chuàng)公司Sky Sense在無(wú)人機(jī)戶外充電方面提供了一種解決方案：研發(fā)出一塊可以為無(wú)人機(jī)進(jìn)行無(wú)線充電的平板。Sky Sense的最大特點(diǎn)是可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,，無(wú)人機(jī)的降落—充電—起飛全過(guò)程可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn),，不需要有人在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行干預(yù)和輔助。如果充電時(shí)間更快,，那么無(wú)線充電技術(shù)將會(huì)極大地幫助多旋翼進(jìn)行長(zhǎng)途飛行,。

Sky Sense Pad

二、導(dǎo)航技術(shù)

無(wú)人機(jī)準(zhǔn)確地知道自己“在哪兒”,、“去哪兒”,，幾乎是類(lèi)似于人類(lèi)“從哪里來(lái)、到哪里去”的哲學(xué)問(wèn)題,，在無(wú)人機(jī)的任何發(fā)展階段都是繞不開(kāi)的問(wèn)題,。

1. 定位技術(shù)

（1）GPS載波相位定位

目前正在這方面開(kāi)展研究的項(xiàng)目有：Swift Navigation公司開(kāi)發(fā)的Piksi; 日本東京海洋大學(xué)開(kāi)發(fā)的RTKLIB開(kāi)源項(xiàng)目（http://www.rtklib.com/）。

（2）多信息源定位

英國(guó)軍方BAE 最近公布了他們研發(fā)的名為NAVSOP的定位技術(shù),。該技術(shù)將利用包括TV,、收音機(jī)、Wi-Fi 等等信息定位,，彌補(bǔ)GPS 的不足,。

（3）UWB (Ultra Wideband，超寬帶)無(wú)線定位

相關(guān)研究可參考：J D Hol, et al. Tightly coupled UWB/IMU pose estimation. In:Proceedingsof the IEEE International Conference on Ultra-Wideband. New York, USA: IEEE, 2009.

2. 測(cè)速技術(shù)

目前公認(rèn)的比較精確的測(cè)速方案是通過(guò)“視覺(jué)（光流）+超聲波+慣導(dǎo)”的融合,。AR.Drone是最早采用該項(xiàng)技術(shù)的多旋翼飛行器,，極大提升了飛行器的可操控性,，獲得了巨大的成功。

AR. Drone傳感器

PX4自駕儀開(kāi)源項(xiàng)目提供了開(kāi)源的光流傳感器PX4Flow,。該傳感器可以幫助多旋翼在無(wú)GPS情況下精確懸停。

PX4Flow傳感器

大疆公司推出的 “悟”和“Phantom3”,、“Phantom4”同樣采用了該項(xiàng)技術(shù),。

3. 避障技術(shù)

讓飛行中的無(wú)人機(jī)“長(zhǎng)眼鏡”，能夠識(shí)別飛行路徑上的障礙物,，并準(zhǔn)確繞飛或懸停,，是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)智能化的重要一步。未來(lái)無(wú)人機(jī)避障技術(shù)將在這些方面實(shí)現(xiàn)突破：

（1）深度相機(jī)避障技術(shù),；

（2）聲吶系統(tǒng)避障技術(shù),；

（3）“視覺(jué)+憶阻器”避障技術(shù)；

（4）雙目視覺(jué)避障技術(shù),；

（5）小型電子掃描雷達(dá),；

（6）激光掃描測(cè)距雷達(dá)；

（7）四維雷達(dá),。

4. 跟蹤技術(shù)

識(shí)別目標(biāo)并進(jìn)行跟蹤飛行,，減輕使用者的操作負(fù)擔(dān)，并能夠利用無(wú)人機(jī)執(zhí)行特殊環(huán)境條件下的特殊任務(wù),。智能跟蹤主要有：

（1）GPS跟蹤,；

（2）視覺(jué)跟蹤。

目前在大疆Phantom4等先進(jìn)機(jī)型上這些技術(shù)都已經(jīng)有所體現(xiàn),。

三,、交互技術(shù)

無(wú)人機(jī)目前主要通過(guò)遙控器進(jìn)行飛行控制，需要專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練,，具有一定的局限性,。隨著新技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)應(yīng)簡(jiǎn)化對(duì)操作人員的要求,，提升用戶體驗(yàn),。

（1）手勢(shì)控制技術(shù)

手勢(shì)交互是一種未來(lái)人機(jī)交互的趨勢(shì)，目前在精確度上存在挑戰(zhàn),。在CES2014的展場(chǎng)上,，有利用MYO手勢(shì)控制臂帶來(lái)控制AR.Drone2.0四旋翼的演示。

智能手勢(shì)臂環(huán)操控?zé)o人機(jī)

（2）腦機(jī)接口技術(shù)

近年來(lái),，科研人員在多個(gè)領(lǐng)域都運(yùn)用到了BCI（Brain Computer Interface,，腦機(jī)接口技術(shù)）技術(shù)，科員人員運(yùn)用該技術(shù)制作新型玩具,、為殘疾人制作義肢,。作為需要安全性較高的飛行器，這種方式目前還不成熟。它可作為一種驗(yàn)證性質(zhì)的技術(shù)展示,，離實(shí)際還有不少距離,。

用“意念”控制無(wú)人機(jī)

四、通訊技術(shù)

（1）4G/5G通訊技術(shù)

2013年6月17日,，北京4G聯(lián)盟聯(lián)合無(wú)人機(jī)聯(lián)盟組織召開(kāi)了4G聯(lián)盟與無(wú)人機(jī)聯(lián)盟交流研討會(huì),，旨在加強(qiáng)北京4G聯(lián)盟和無(wú)人機(jī)聯(lián)盟之間技術(shù)交流，尋找無(wú)人機(jī)機(jī)載載荷與4G設(shè)備儀器的聚焦,，促進(jìn)北京市信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。2015年，中國(guó)移動(dòng)開(kāi)發(fā)4G“超級(jí)空戰(zhàn)隊(duì)”設(shè)備,，能支持航拍影像即拍即傳,。5G的速度比現(xiàn)在的LTE網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)連接速度快250倍，它標(biāo)志著無(wú)線行業(yè)的一個(gè)新的里程碑,。無(wú)論是智能手機(jī),，還是汽車(chē)、醫(yī)療設(shè)備,、無(wú)人機(jī)和其他設(shè)備,，都將受益于這一無(wú)線連接速度。

（2）Wifi通訊技術(shù)

2013年,，德國(guó)的卡爾斯魯厄理工學(xué)院開(kāi)發(fā)出了一項(xiàng)新的無(wú)線廣域網(wǎng)技術(shù),，打破了最快的WiFi網(wǎng)絡(luò)速度紀(jì)錄，它可以讓1公里以外的用戶每秒鐘下載40GB,。由于這種設(shè)備的傳輸距離比普通WiFi路由器的覆蓋范圍要廣得多,，因此這種設(shè)備很適合無(wú)人機(jī)航拍圖傳或光纖布放不方便的農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用。

五,、芯片技術(shù)

（1）2014年CES上,，高通和英特爾展示了功能更為豐富的多軸飛行器。例如,，高通CES上展示的Snapdragon Cargo無(wú)人機(jī)是基于高通Snapdragon芯片開(kāi)發(fā)出來(lái)的飛行控制器,，它有無(wú)線通信、傳感器集成和空間定位等功能,。2015年9月,，據(jù)美國(guó)科技新聞網(wǎng)站Engadget報(bào)道，高通已經(jīng)為無(wú)人機(jī)市場(chǎng)推出了一個(gè)芯片解決方案,，名為“驍龍飛行平臺(tái)”,。

英特爾CEO Brian Krzanich也親自在CES上演示了他們的無(wú)人機(jī)，采用了四核的英特爾凌動(dòng)（Atom）處理器的PCI-express定制卡,。此外,，活躍在在機(jī)器人市場(chǎng)的歐洲處理器廠商XMOS也表示已經(jīng)進(jìn)入到無(wú)人機(jī)領(lǐng)域,。

Snapdragon Flight at CES 2016 Sneak Peek.

（2）3DR發(fā)表聲明與Intel英特爾共同合作開(kāi)發(fā)Edison芯片，這是一種新型微型處理芯片,。它只有一個(gè)硬幣的大小,，卻具有個(gè)人電腦一樣的處理能力。

（3）目前,，包括IBM在內(nèi)的多家科技公司都在模擬大腦,，開(kāi)發(fā)神經(jīng)元芯片。而一旦類(lèi)似芯片被應(yīng)用于無(wú)人機(jī),，自主反應(yīng)、自動(dòng)識(shí)別有望會(huì)變得輕而易舉,。

六,、平臺(tái)技術(shù)

（1）“Dronecode”的無(wú)人機(jī)開(kāi)源系統(tǒng)

2014年10月，著名開(kāi)源基金會(huì)Linux推出了名為“Dronecode”的無(wú)人機(jī)開(kāi)源系統(tǒng)合作項(xiàng)目,，將3D Robotics,、英特爾、高通,、百度等科技巨頭納入項(xiàng)目組,，旨在為無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)者提供所需要的資源、工具和技術(shù)支持,，加快無(wú)人機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展,。

Dronecode目前成員

（2）Ubuntu 15.04 操作系統(tǒng)

Ubuntu 15.04的物聯(lián)網(wǎng)版本是Ubuntu 目前最小且最安全的版本，非常地精簡(jiǎn),，適合發(fā)行家,、科技專(zhuān)業(yè)人士與開(kāi)發(fā)者使用，能夠在無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域中使用,。

（3）Airware發(fā)布企業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

Airware公司旨在通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的無(wú)人機(jī)軟件系統(tǒng),，幫助企業(yè)迅速、高效地完成商用無(wú)人飛行器的部署及管理——該系統(tǒng)已于本周四正式發(fā)布,，通過(guò)硬件和軟件的結(jié)合,，Airware成功實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)軟件平臺(tái)上統(tǒng)一管理多個(gè)不同型號(hào)、不同品牌無(wú)人機(jī)的目標(biāo),。目前,，Airware產(chǎn)品已獲得兩家合作伙伴的采納，分別為通用電氣(也同時(shí)是Airware的投資者)和Infinigy,。Infinigy是一家通訊公司,。

七、空管技術(shù)

（1）2014年,，Airware計(jì)劃在NASA加州基地針對(duì)不同類(lèi)型的無(wú)人機(jī)（四旋翼,、直升機(jī),、固定翼飛機(jī)）展開(kāi)一系列的飛行和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。

（2）初創(chuàng)公司SkyWard正在研發(fā)一個(gè)無(wú)人機(jī)交通控制系統(tǒng),，這個(gè)系統(tǒng)將讓數(shù)千無(wú)人機(jī)在城市上空飛行而不會(huì)互相碰撞,。Skyward正在跟FAA和全球三大無(wú)人機(jī)制造商——國(guó)內(nèi)的大疆、美國(guó)的3D Robotics和法國(guó)的Parrot——合作以證明大量的無(wú)人機(jī)可以在擁擠的空域安全地共存,。

（3）美國(guó)航天局（NASA）同空間技術(shù)公司Exelis已經(jīng)聯(lián)手組成團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)空中交通管制系統(tǒng)的原型產(chǎn)品,。

（4）位于美國(guó)西雅圖的Transtrex公司，發(fā)布了測(cè)試版本的無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)地理空間限制系統(tǒng)軟件,。該系統(tǒng)是為了確保無(wú)人機(jī)在500英尺高度下,，安全規(guī)范飛行而設(shè)計(jì)的。

（5）在第三屆AOPA（Aircraft Owners and Pilots Association,，航空器擁有者及駕駛員協(xié)會(huì)）國(guó)際飛行訓(xùn)練展會(huì)上,，中國(guó)AOPA聯(lián)合多家企業(yè)開(kāi)發(fā)的針對(duì)輕小無(wú)人機(jī)的“U Cloud”無(wú)人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)宣布上線。

U-Cloud系統(tǒng)界面

總之,，不創(chuàng)新,，就死亡。歷史無(wú)法預(yù)測(cè),，但時(shí)時(shí)都在創(chuàng)造,，每天都在發(fā)生。