走向自動駕駛的無人機

楊帥 李歌 李海波 陳龍

【摘 要】無人機的全稱是"無人駕駛飛機"，原理是利用無線電遙控設備來遠程操縱飛機，。小型無人機自動駕駛儀的主要元器件包括ARM處理器與MEMS傳感器件，具有精度高、效率高兩大特點。無人機的歷史已經有一百多年，最近幾年，人們隨著自動駕駛汽車的興起，人們將眼光放到了無人機的自動駕駛上。想要讓無人機脫離人的控制自己運行，需要自動駕駛儀，本文主要介紹了無人機的發展歷程，無人機自動駕駛的發展歷程以及自動駕駛無人機未來的市場前景。[1]

【關鍵詞】無人機;自動駕駛

誕生過程：與在人的民航，軍用飛機相比，無人機的體積更小、生產成本更低、使用更方便等優點，無人機的自動化是在繼汽車自動駕駛之后的又一個重大的科技進步，在近年來收到世界的廣泛關注。無人駕駛飛機一般是以無線電進行遙控或者由機身內置的控制程序為主的不載人飛機。無人機的誕生可以追溯到1914年，最初在布魯克蘭茲進行試驗和研制，實驗接連失敗兩次。終于在1927年，第一架"喉"式單翼無人機面世，由英國研制出來的第一架無人機也在英國海軍"堡壘"號軍艦上試飛成功，這一新聞驚動了當時處于戰爭背景下的整個世界。[2]

發展歷程：隨著時代的發展，無人機的技術也在逐步成熟。在1933年，美國也研究出自己的無人機。但進步較大的，是由美國陸軍研制，根據研究人員命名的“凱特林飛蟲”，這架無人機直到二戰結束才被美國政府向外披露出資料。

二戰結束后至今的七十多年來，航空技術和材料學得到發展，無人機的技術也得到發展。目前，市面上已經擁有超過上百種無人機，無人機也已經成為很多研究機構的重點項目。在今年拉斯維加斯舉辦的CES展會上，英特爾公司通過游戲"無人機乒乓球"像大眾展示了一種新技術，即無人機的自動駕駛技術。這個游戲是由四個人圍住一架無人控制的無人機周圍，當其中的一個人靠近無人機，他就會自己遠離這個人，朝另外的方向移動，如果有其他人靠近，也是如此。這個游戲就像四個人在打兵乒球—自動駕駛的無人機。這個看起來讓人覺得很簡單的東西，在今年CES展會上卻吸引了絕大部分人的眼光，因為看起來輕松的操作，確是當今世界最高尖的技術之一。整個"乒乓球"游戲中沒有人在遙控控制這架無人機，而是由它自己操控，它"看到"有人靠近，判斷之后進行躲避。

這不僅僅是一個展會上的演示，更是自動駕駛技術在無人機領域的一個大進步。自動駕駛系統在應用在無人機上，對無人機的控制人員的操作有很大幫助。在作業過程中，即使是非常有經驗的無人機操作員，也要集中大量的注意力，以避免無人機在工作過程中撞上其他東西（比如建筑，天線等），花費大量的時間完成微小的工作。而自動駕駛系統改善了這一問題，它可以幫助操作員在工作中把精力放在要做的事情上（比如維修，拍攝）。想要做到無人機自動駕駛，就需要安裝自動駕駛儀，自動駕駛儀主要由四個單元組成∶（1）微處理器單元;（2）GPS和慣性傳感器單元;（3）飛行狀態控制單元;（4）大氣數據傳感器單元。[3]

它的設計過程如下圖：

市場分析：

自動駕駛無人機正處于一個高速發展的時期，也是一個黃金時期。在建筑承包商，快遞行業，服裝零售行業等行業都具有很好的發展前景。[4]

建筑承包商

自動駕駛的無人機對建筑承包商和消費者都有幫助。對于消費者來說，可以用不用花費太多時間就能找到自己喜歡的建筑承包商。對于承包商來說，不必重復勘查作業，也省略了很多成本費用。

快遞行業

亞馬遜、eBay，淘寶等以網購為主的電子商務公司在倉儲和物流方面承擔著巨大的壓力，每天都會收到客戶催促發貨的請求。如果自動駕駛的無人機能夠投入使用，倉庫管理將得到很大的改善，本來需要一天能夠發貨的物品可能只需要一個小時就能發出去。

服裝零售行業

消費者可以在網上挑選喜歡的衣服，然后不用再等幾天，可能只要幾個小時，自動駕駛的無人機就會把貨物送到消費者的手上。消費者可以在自己家任意試穿，然后再把需要退貨的衣服使用無人機退貨。

度假旅游業

無論你是一個人旅行還是和家人一起旅行，度假區安排的自動駕駛的無人機，都滿足讓你全方位，多角度的拍照留念的心愿，拍下你和家人的快樂時光，給消費者帶來更好的旅行體驗。

媒體行業

無人機特殊的拍攝角度給攝影帶來很多驚喜，有了自動駕駛的無人機，專業攝影師能夠更加專心的拍攝，拍出更多好的作品。安保和執法

警察在工作中，各種各樣的任務長期讓他們處于危險之中，如果能使用自動駕駛的無人機，相當于多了「上帝視角」，警察就能輕易了解現場情況，制服罪犯。

消防員也可以使用自動駕駛的無人機搭載消防水籠頭，在火災現場用更安全的操作，更小的犧牲拯救更多的生命。

目前，自動駕駛無人機行業發展還不夠成熟和完善，但整體的大環境發展趨勢較為良好。國內自動駕駛仍處于研發測試階段，同國外相比，在技術上還具有很大的進步空間。同時，在產品和市場等多個方面存在很大的可變動空間，無人機行業的商業模式也正處于初期的摸索之中。隨著自動駕駛系統技術和網絡技術的不斷進步，中國自動駕駛行業在無人機的應用上會越來越優秀。

我們可以肯定的是，隨著科技進步，制作技術的提升，成本降低，將會有越來越多的人喜歡放飛這個大玩具，也會有越來越多的行業需要它，自動駕駛的無人機前景廣闊，但是也存在很多發展上的困難。除了價格因素外，依然有眾多來自消費者消費觀念上的阻力。目前最需要解決的問題，就是如何提高無人機的在大眾日常生活中的實用性，如何幫助人們更好的生活。自動駕駛技術的發展已經解決了很大一部分的門檻問題，但是無人機從一個專業性很強的設備發展到將來成為大眾都能接受的玩具還有很長的路要走。這也需要研發機構，廠商和政府部門的多重配合配合才能水到渠成。

參考文獻：

[1]王智敏;王歡歡;崔敬魁;李東達;四旋翼飛行器[J];橡塑技術與裝備;2016年02期

[2]基于神經網絡的無人機動態逆自主飛行控制系統研究.尹彥清.2013

[3]小型無人機自動駕駛儀控制系統的研究.劉柱.長春理工大學學報（自然科學版）.01

[4]無人機能飛多"高"：揭秘無人機市場的發展潛力 View Point.017

（作者單位：1.78102部隊;2.空軍預警學院）