无人机已经（jīng）走过（guò）了一个（gè）世纪的发展历程，民用无人机迅猛发展

在（zài）最近一（yī）段时间（jiān）的新冠肺炎（yán）疫情防控（kòng）工作（zuò）中，无（wú）人机发挥了许多作用，受到（dào）人（rén）们的广（guǎng）泛关注。

无人（rén）机（jī）是无人驾驶飞机的（de）简（jiǎn）称（chēng）(英语（yǔ）简称UAV)，个头可大可小。从最初的（de）雏形诞生至今，无人机已经走过了一个世纪的发（fā）展历程（chéng），但无人机真正走进（jìn）我（wǒ）们的生活，在娱乐、环（huán）保、交通等领域大展身手，不过（guò）是最（zuì）近十年的（de）事。

1.百年（nián）前先（xiān）驱探索

19世纪，无线电的（de）发现和运用给人们（men）远距（jù）离控制机器的运行（háng）创造了（le）可（kě）能。1898年，物（wù）理学家特斯拉向人们展示了通过无线电（diàn）遥控（kòng）一条模型（xíng）船的航行，从而首（shǒu）次实现了遥（yáo）控技术（shù）的（de）应用。当飞（fēi）机被人们发明出（chū）来并在第一次世界大战中得到（dào）应用后，发明家们开始尝试将遥控技（jì）术（shù）与飞机结合，制成一种无须飞行员亲自（zì）驾驶（shǐ）的（de）飞机。

早在1909年，美国工程师就发明了一种名叫“陀螺仪”的装置，可（kě）以测定飞机的飞行方向及（jí）机身正以什么样的姿势在空（kōng）中（zhōng）飞行。这种装置是现代飞机（jī）自动控制（zhì）和惯性导航系统的核心组成部（bù）分（fèn）。这种装置（zhì）出（chū）现后，美国海军（jun1）对（duì）此很感兴趣，希（xī）望以此（cǐ）为（wéi）基础研究一种（zhǒng）不需要飞行员驾驶（shǐ）的飞行器。当时，美（měi）国海军将其称（chēng）之为“飞行鱼（yú）雷（léi）”。为了提高（gāo）飞（fēi）行鱼雷（léi）的导航精度（dù），美国西部（bù）电器公司还为它开发了专用的（de）无线电导航系统。飞行鱼雷是无人机最早的雏（chú）形之一，而（ér）惯性导航与无线电控制技术，至今（jīn）仍然是遥控无人机的核（hé）心技术。

1917年（nián），英国（guó）皇（huáng）家飞行队（duì）的罗上尉制造了一架遥控飞机。这是一（yī）架木制结构的（de）飞机（jī），通过（guò）安装在卡车上的弹射装置起飞。罗上尉本希望可以通过遥控的方式，让飞机平稳（wěn）飞行一（yī）段时间，但在实际的（de）飞行表演中，飞机刚刚起飞就失控了，仅仅飞行（háng）了一（yī）小段距离便（biàn）坠落到了（le）地上。虽然试验遭遇失败，但由于飞（fēi）机在飞行过程（chéng）中的确响（xiǎng）应了（le）罗上（shàng）尉通过无线（xiàn）电发出的控（kòng）制信号，因（yīn）此这次（cì）试飞仍然被视为是无人机技术（shù）的发端。

2.战（zhàn）场上（shàng）初露（lù）锋（fēng）芒

飞行员在进入战场作战前，需要像使用（yòng）枪（qiāng）支的（de）射手射击靶子一样，在（zài）训练中实际攻（gōng）击（jī）天空中的靶机，来提升自（zì）己的作战技能。地面的高（gāo）炮防空部（bù）队也需要用靶机进行训练。在两次世界大战期间，美国、英国和（hé）德国（guó）都（dōu）开始（shǐ）了（le）将（jiāng）无人机作（zuò）为靶机（jī）的尝试。美国军方还发现，无人（rén）机有（yǒu）可能方便快捷地在战场上（shàng）传递信息，代（dài）替当时还（hái）广泛使用的传令兵，并（bìng）在（zài）之前飞行鱼雷的基础（chǔ）上研发了（le）“信使”无人机。

1941年，美（měi）国海军萌生了使用无人机（jī）攻（gōng）击敌（dí）人空中和地（dì）上目标的想法，研（yán）发了TDN-1和TDR-1型（xíng）无人攻击机。1944年9月至10月间，这（zhè）两种无人机在太平洋战争中小试牛刀，攻击了日军的堡垒和火炮阵地等（děng）目标，取得了一定（dìng）战果。

二（èr）战（zhàn）结束后，无人（rén）机开始投入战（zhàn）场侦（zhēn）察工作。世界上第一种实用型的（de）无人侦察机是无线电控制的美国（guó）AN/USD-1战场无人监视机（jī）。这种飞机装备有一台可以（yǐ）在（zài）白天工（gōng）作（zuò）的光学（xué）照相机和一台在夜间工作的红（hóng）外照相机，通过（guò）火箭助推器起飞，完成任（rèn）务后释放（fàng）降落（luò）伞降（jiàng）落。但它拍来的照片还（hái）需要复杂耗时的处理和分析（xī）工作。

在冷（lěng）战和越南战争期间，美（měi）军发现无人（rén）机除（chú）了照相外，还可以（yǐ）执行（háng）另一种形式的搜索任务（wù）。无人机（jī）飞临敌人控制的（de）空域后，可以诱骗敌人（rén）的防空雷达开机，获得防空雷达的信号特征（zhēng）。敌人的高炮、防空（kōng）导弹、战斗机（jī）在拦截无人机的过程中，也会将自身（shēn）的部署情（qíng）况暴露。一（yī）旦无人机被击落（luò），因为没有飞（fēi）行员驾驶，不会引起一系列的后（hòu）续问题。在无人机第（dì）一次大规（guī）模实战应用的越南战争期间，美军在（zài）战场上大量使用“火蜂（fēng）”型无人侦察机执行（háng）这方面的工（gōng）作。在此期间，还催（cuī）生（shēng）出了直升机在（zài）半空（kōng）回收（shōu）无（wú）人机的技术。

3.新（xīn）科技助（zhù）力指令（lìng）控制

进入上（shàng）世纪80年代后（hòu），电子工业和航空工业的（de）发展为无人机发展带来了新的契机。此时，军用（yòng）无人（rén）机的飞（fēi）行控制技术出现了两大（dà）分（fèn）支，自动（dòng）飞行控制系统和指令控制系统。

自（zì）动飞行控制系统需（xū）要在无人机起（qǐ）飞前将（jiāng）本次飞行的路径、高度和侦察目标等信息设定（dìng）好（hǎo），无人机依（yī）靠这些信（xìn）息自己完成飞行任（rèn）务。这种模式（shì）虽然看起来比较简单，但一旦目标位置出现了变化，提前设定的（de）飞行路线就得（dé）不到需要的信息了。而指（zhǐ）令控制（zhì）模式，将飞行员的位置（zhì）由飞（fēi）机（jī）上（shàng）搬到了地面站的控制室中。得益于视频图像技术的发展，无人机可以通过无线电信号实时将侦察（chá）图像信（xìn）息传回控制室（shì），而（ér）控制员可以根据画面实时操控无人机飞行，根据瞬息（xī）万变的（de）战场形势控（kòng）制无（wú）人机（jī）飞（fēi）行。上世（shì）纪80年代以后，指令控制技术（shù）逐（zhú）渐成为军用（yòng）无人机飞行控制系（xì）统的（de）主流。

此外，卫星通信技术（shù）和GPS导（dǎo）航技术也给指（zhǐ）令控制技术的应用带（dài）来了（le）帮（bāng）助。在应用卫星通信前，无（wú）人机的飞行距离受到控制信号传输和山川阻（zǔ）挡（dǎng）等因素的（de）限（xiàn）制（zhì）。应用卫星通信技术（shù）后，地（dì）面控制站可（kě）以将控制（zhì）信（xìn）号（hào）上传至太（tài）空中的通信卫星，由卫星（xīng）中继放大后发送（sòng）到无人机（jī）接收天线（xiàn）上（shàng），从而突（tū）破了地面障碍物和（hé）地平线的（de）限制。GPS导（dǎo）航技术，可以（yǐ）让（ràng）控（kòng）制人员（yuán）更准确地（dì）获取无（wú）人机的位置，同时，在控制信（xìn）号因为（wéi）干扰中（zhōng）断时，无（wú）人（rén）机（jī）可（kě）以使（shǐ）用GPS导航（háng）自主返（fǎn）航回（huí）收。

4.现（xiàn）代战（zhàn）争中代替侦察兵（bīng）

在上世纪90年代初的海湾战争和21世纪（jì）初的伊拉克战争中（zhōng），无（wú）人机（jī）得（dé）到（dào）全（quán）方位的应用。两种美军现役的“明星无人机（jī）”——“捕食者”和“全球鹰”也在此期间开始（shǐ）应用。

“捕食者”无人机源自于之前（qián）研发的“蚊”-750II型远程无人机，正（zhèng）式（shì）型（xíng）号为RQ-1，该机是一种长航时无人机，采用涡轮增压的螺旋（xuán）桨发动机作为动力。最大续航（háng）时（shí）间60小时，可在目标上空（kōng）飞行24小时。侦察型的（de）“捕食者”配有光电（diàn）/红（hóng）外侦察设备，在白天（tiān）和夜间均能执行侦察任务。在“捕食者”上，还装备（bèi）有（yǒu）一种被称作“合成孔径雷达”的新（xīn）装备（bèi）。这种装（zhuāng）备（bèi）可以通过发射无（wú）线电（diàn）信号并（bìng）接收大（dà）地（dì）或目标反射信号（hào）的方式，绘制出目标的高分辨率图像。即便在有云层（céng）或雾气遮挡的情况下，这种雷（léi）达依旧可以返回与相机（jī）照（zhào）片类似（sì）的图像。从2000年起，美军开始（shǐ）对“捕食者”进行改进（jìn），使它具备了使用武器对敌（dí）人进行攻（gōng）击的能力。通（tōng）过（guò）在无人机头部安装（zhuāng）用于（yú）指引导弹（dàn）打击目标的激光指示（shì）器，“捕食者”可以发射用来打击坦克、装甲车等（děng）目标的“地狱火”导（dǎo）弹。2006年（nián），攻击（jī）型（xíng）“捕（bǔ）食者”的升级版MQ-9“死神”无人（rén）攻击（jī）机问世，这（zhè）种无人机体积更大、性能更强（qiáng），还能发射激光制导炸弹等武器。

“全球鹰”是一种无人侦察（chá）机。和“捕（bǔ）食（shí）者（zhě）”一（yī）样，“全球鹰”也具备使（shǐ）用合（hé）成孔（kǒng）径雷达等多（duō）个频段的侦察设备获取战场（chǎng）信息的能力，可以执行对陆地目（mù）标和海上目标的侦察任务。由于使用（yòng）了喷气（qì）式发动机作为（wéi）动力，“全球鹰”有着（zhe）比“捕（bǔ）食者”更高的飞行速度。美军本来也打算将“全球鹰”无人侦（zhēn）察（chá）机改（gǎi）装成攻击型无人机，但（dàn）由于“全球鹰（yīng）”的（de）飞行（háng）高度较高，用来执行（háng）对地攻（gōng）击任务并不十分合适，因（yīn）此（cǐ）放（fàng）弃了这一想法。

除了“全球鹰（yīng）”和“捕食者”这类大型无人机外，美军还研发了小型化（huà）的无（wú）人机，如RQ-11“大乌鸦”和“龙眼（yǎn）”无人机。由于这（zhè）些无人机（jī）体积轻巧、便于携带，基层部队可（kě）以在日常（cháng）巡逻中将无人机随（suí）身携带，一（yī）旦遇到战斗（dòu）情（qíng）况，可以（yǐ）就地将无人机放飞，提供侦察支援，灵活（huó）性大（dà）大提高，特别适合反（fǎn）恐作战（zhàn）。

5.民用（yòng）无人机迅（xùn）猛发（fā）展

虽然无人机技术的（de）发展源于军（jun1）事需（xū）求，但目前大家最熟悉的（de）无人机（jī），还（hái）是那种有着多个旋翼，可（kě）以灵活地在空（kōng）中（zhōng）运（yùn）动或（huò）悬停，进行航拍活动的（de）多旋（xuán）翼（yì）无（wú）人机。这种无人（rén）机是自21世纪以来（lái）迅（xùn）猛发展的（de）民用无（wú）人（rén）机（jī）的典型代表。

在多（duō）旋翼无人机中，四旋翼无人机（jī）是（shì）最常见的一种无人（rén）机类（lèi）型。它（tā）和（hé）直升飞机一样，是通过与（yǔ）机身平行的螺旋桨桨（jiǎng）叶产（chǎn）生的升力垂直（zhí）起飞，既无需机翼，又不用设置跑（pǎo）道来起飞（fēi）降落，因而体积小（xiǎo）巧（qiǎo）、使用方（fāng）便（biàn）。而和直升机这样的单旋翼飞行器相比，多旋翼飞行器（qì）的螺旋桨无需（xū）设置复杂的机械传动装置，也不需要尾桨来抵消主螺旋桨带来的旋转，因（yīn）此多旋翼无人机不但具备理想的可（kě）靠（kào）性，还可以将（jiāng）制造成（chéng）本控制（zhì）得比较低，能（néng）够（gòu）以一般（bān）消费（fèi）者能承受的（de）价格销售。更重要（yào）的是（shì），在内部（bù）控制程序的配合下，多旋翼（yì）无（wú）人（rén）机的操控相当简单，非专业飞（fēi）行人员短时间（jiān）内就能掌握基本的操作方法，像玩电子游戏（xì）一样操控无（wú）人机（jī）的飞行，为无人机的普（pǔ）及（jí）扫除了障碍。

多（duō）旋翼民（mín）用无（wú）人（rén）机能够迅速兴起的另（lìng）外一个（gè）关（guān）键设备，是以（yǐ）GoPro为代表的运（yùn）动相机（jī）。运动（dòng）相机可以获得比一（yī）般相（xiàng）机更加宽广（guǎng）的视野（yě），拍摄高清晰度的照片或视（shì）频，体积重量还十分小巧，特别适（shì）合安装（zhuāng）在无人机上，获得（dé）从天空或高处（chù）向下的视（shì）角。无（wú）人机操控手们不但可以在（zài）飞行过程（chéng）中（zhōng）实时（shí）享受无（wú）人机（jī）带来的视觉体验，拍摄的高清照片、视（shì）频等还（hái）可以（yǐ）进行（háng）丰（fēng）富的后期处理，得到更炫酷的视觉效果。在无人机出现之前，进行（háng）航拍需要租用有飞行员驾驶（shǐ）的飞机，不但（dàn）过程相当（dāng）繁杂（zá），飞机租用价格也绝非一（yī）般（bān）人可以承担（dān）。而在无（wú）人机出现之后，个（gè）人就可以进行日常的业余航拍活动。在运动会等大（dà）型活动（dòng）现场，无人机也已经成了必备（bèi）的拍摄工具。

进入（rù）21世纪（jì）后，由于基础技术（shù）的发展，民用无人机的各个组成部分性能越来越强、重量越来越轻，成本也越来越低（dī），给无人机的普及创造（zào）了条件。目前，无人（rén）机搭（dā）载的高性能FPGA芯片，可以（yǐ）实现（xiàn）双CPU的（de）功能，处（chù）理（lǐ）各（gè）种传感器传来的无人机状态信息，控制无人（rén）机的（de）高效飞（fēi）行。Wifi技术的发展（zhǎn）让手机上网更方便，也给民用无人（rén）机的（de）信号传输提供了（le）一种简单有（yǒu）效的实现方（fāng）式，可以（yǐ）在一定距离（lí）内传输控制和（hé）影像信号。在续航方面，由于锂电池技术的发展，用（yòng）一块重（chóng）量不大的电池就可以让无人机在天空（kōng）中飞行（háng）一段时间（jiān）。

除（chú）了四旋翼无人（rén）机外，固定翼无人机也在民用（yòng）领域得到了广泛的（de）应用。与（yǔ）四旋（xuán）翼（yì）无人机或（huò）多旋翼无（wú）人机相（xiàng）比，固定翼无人机的续（xù）航时间更长，飞行高度更高（gāo）、活动范围更大（dà），采用更加（jiā）可靠的控（kòng）制系统和信号传输系统，因此比四旋翼无人机更适合（hé）专（zhuān）业生产领域的（de）应用。

6.无（wú）人机越来越“万（wàn）能”

除了（le）娱乐（lè）航拍（pāi）的功能外，民（mín）用无人机（jī）还有（yǒu）多种多样的（de）本领。大城市（shì）道路大多拥堵严重，在（zài）发生交通事（shì）故时，无人机（jī）可快速低空（kōng）飞抵事故（gù）现场，第一时间进行执法拍摄取证（zhèng）。它传回的（de）图像还能让交通部门更好地疏导（dǎo）拥堵的交通，从而更快到达现场进行（háng）事故救援（yuán）工作。

遇到（dào）犯罪分子驾车逃窜时，无人机（jī）可（kě）以在空中跟踪（zōng）罪（zuì）犯的踪迹，引导（dǎo）警察实施（shī）抓捕（bǔ）。

在高层建筑（zhù）发（fā）生（shēng）火灾（zāi）时，消（xiāo）防员可（kě）以释放无人机航拍（pāi），快速获（huò）取（qǔ）火灾蔓延情况和被困人员位置，准确部署灭火力量。

当洪水发生时，无人机可携带救生绳或救（jiù）生圈（quān），并将（jiāng）其（qí）投送到需要者（zhě）身（shēn）边。

对位于偏（piān）远地区（qū）的输电线路和石油（yóu）管道（dào），可以让无（wú）人机进行线路巡检的（de）工作。无（wú）人机出动一次就可以（yǐ）巡检（jiǎn）几十甚（shèn）至上百公里的线路，减轻了（le）工人的工作（zuò）负担。

未来（lái），在（zài）网购（gòu）之后，人们还可能收到无（wú）人机送来的快递包（bāo）裹。快（kuài）递企业（yè）计划用四旋翼（yì）或（huò）八旋翼无（wú）人机，在10公里的范围（wéi）内派（pài）送重量不超过（guò）10公斤的包裹。无人机不会取（qǔ）代快（kuài）递小哥们（men）的工作，而是会专（zhuān）注于紧急快件和（hé）偏远（yuǎn）地（dì）区快件的派送，提高（gāo）配送效率，减少人力、运力成本。目（mù）前（qián），国（guó）外的（de）亚马（mǎ）逊、DHL和国内的顺丰、京东等快递物流企业，都在开（kāi）展无人机（jī）配（pèi）送（sòng）快递的尝试。德国DHL公司已经开始使用（yòng）无人机，为居（jū）住在偏远海岛上的（de）人们送去药品等必需物（wù）资。亚马（mǎ）逊推出（chū）的（de）PrimeAir服务，可以（yǐ）将包裹在30分（fèn）钟内送交（jiāo）客户（hù）。美国邮政还研制出了一种电动邮政汽车和无人机（jī）结合的派送（sòng）模式，由司机（jī）驾驶（shǐ）电动邮车到达社（shè）区，再由（yóu）无人（rén）机从邮车（chē）上自动（dòng）取走包裹、送交住（zhù）户。2017年，中科院工热（rè）所还成功研制了世界上第一（yī）种大型货运无（wú）人机（jī）。这种无人机可以在极短的跑道上起飞（fēi）降落，一次可以运输（shū）重达1.5吨的货物，特别适合将一批快递包裹集中运（yùn）到（dào）偏（piān）远的乡镇和村（cūn）庄，使那里的人们也能享受网购带来的便利。2018年，中国（guó）邮政在浙江安吉山村地区开通了第一（yī）条无人机配（pèi）送航线，试点偏远地区配送服务。

炫彩（cǎi）世界

无人（rén）机集群（qún）不仅是“表（biǎo）演”

这（zhè）些（xiē）年，我们经常能够看到无人（rén）机编队表演的新（xīn）闻报（bào）道。成（chéng）百上千架无人机（jī），在夜色中通过自身携带的彩色灯（dēng）光设备，组成（chéng）各种各样的美丽图案，甚至还（hái）能随着音乐节奏的变（biàn）化（huà）翩翩（piān）起舞。这种奇观的出现，得益于无（wú）人机集（jí）群技（jì）术的发展。

实际上（shàng），早在这种表演为人所知之前，无人机集（jí）群技术在军事领域就已经得到了发展与应用。2000年，美国（guó）国防部的高级计（jì）划局就启动了有关研究项目，通过借鉴蚂蚁的群体组织方法，研究多架无人（rén）机在空中协同发现目标的技术（shù）。经过近二十（shí）年的发展，无人机集群技术已（yǐ）经日臻成熟。在执行任（rèn）务的过程中，集群中的无人（rén）机要组（zǔ）织好自己的（de）队形，在完成任（rèn）务的同时避免发生（shēng）碰（pèng）撞。同时，无人机之间还要分享所（suǒ）处位置态势的感知，一架无人机所观（guān）察到（dào）的情况（kuàng）可（kě）以被（bèi）所（suǒ）有无（wú）人（rén）机掌握。这（zhè）样，大量无人（rén）机可以在单一（yī）操作员的指挥下，完成一架无人机所（suǒ）不可（kě）能完成的各（gè）种（zhǒng）任务。

• 上一篇：河北（běi）高速（sù）违法抓拍无人机上线！
• 下一（yī）篇：“多（duō）亏有这架无（wú）人机（jī）”民兵驾无（wú）人机助力灭火