淺談多旋翼無人機應用及前景

李先超

【摘? 要】多旋翼無人機與固定翼無人機相比，大多機型小巧，結構簡單，攜帶方便，控制靈活，反應迅速，性價比高，智能化程度高，益于搭載相關測量模塊等優點。本文以多旋翼無人機的優點為切入點，介紹了多旋翼無人機常見應用，結合5G通信技術及人工智能的快速發展，對多旋翼無人機的應用進行了展望，為以后多旋翼無人機應用發展方向提供參考。

【關鍵詞】多旋翼無人機;優點;應用;展望

1. 多旋翼無人機的優點

20世紀90年代后期，隨著自動控制理論、多旋翼動力學模型、非線性估計算法、新材料以及電池技術的快速發展，多旋翼無人機所需技術走向成熟，導致其近年來呈現出井噴式的發展，應用也愈加廣泛，這也是由其優勢所決定的：一是可垂直起降、懸停、側飛、倒飛，飛行穩定，易于編隊、協作完成任務;二是體積小、重量輕、噪聲小、隱蔽性好，適合多平臺、多空間使用;三是冗余度高、安全性好，旋翼數大于6的多旋冀飛行器自身有容錯功能，在旋翼單一或成對出現故障時仍能安全降落;四是槳葉多采用固定螺距，易于制造，飛行危險性小;五是整體結構簡單，相比傳統主流直升機更易于維護、經濟性較高。

2. 多旋翼無人機常見應用

多旋翼無人機的優勢決定了其應用前景，在日常生活中多旋翼無人機常見應用主要體現在以下幾個方面。

2.1空中拍攝

空中拍攝為日常生活中最常見應用技術，同時在許多行業內都有體現。一些影視公司和攝影愛好者利用多旋翼無人機可在空中懸停的特點，搭載高清攝像機載荷，可以拍攝出一些高難度的素材。公安機關利用多旋翼無人機噪聲小、隱蔽性好這一優點，結合空中拍攝技術對一些犯罪分子的實時拍攝和犯罪證據的取證。測繪部門利用多旋翼無人機可以在山間靈活穿梭、低速飛行、懸停觀察等優點，對一些環境惡劣，人工測量難度大的高山等進行不同角度的拍攝，能夠極大提高拍攝的精度，掌握準確信息，為處置突發情況時，提供有力保障。以上只是列舉了我們將這一技術應用到比較常見行業工作中，還有許多行業也正在逐步結合這一應用，用科技手段提高工作效率。

2.2電力巡檢

日常電力巡線方式為人工通過望遠鏡和肉眼進行觀察，這種巡線方式效率低、觀察不全面、受外界環境影響較大。使用多旋翼無人機對輸電線路進行巡檢，可以近距離的在空中對輸電線路進行全方位、多角度觀察，通過懸停對故障點進行檢查、拍攝。同時還能夠在復雜地形和惡劣天氣的情況下獲取最佳現場信息，有效彌補傳統方式巡視有死角的缺點。針對一些地形復雜多高山溝壑地區，線路徑直距離短，不方便人和汽車通行，需要通過長時間的行駛才能到達觀測點，但通過操作無人機可以直接飛到下一個觀測點直接觀測，進而節省了大量時間，從而提高一線電力巡檢人員的工作效率。

2.3物資投送

傳統的物資運輸方式主要有空運、海運和陸運，不同的運輸方式有著不同的優點，但這些運送方式大多受自然環境影響嚴重，針對一些偏遠地區由于交通不便導致一些急需物資無法急時送達，因此有可能對人民的生命安全造成嚴重威脅。多旋翼無人機對飛行環境要求較低，同時易于操作、定位準，載重能力也在持續增加，可在空中完成懸停，因此在一定程度上能完成應急物資的精準投送。如在新冠疫情期間，順豐無人機完成了對銀潭醫院防疫物資的精準投送，避免了道路限行和小區封閉等因素的影響，也有效的杜絕了人員之間的接觸。

2.4通信中繼

我國地貌環境復雜，多山地、丘陵和高原，當自然災害發生時，常會導致公共通信網絡癱瘓、衛星通信系統飽和等問題，從而導致通信失聯狀況。一些災區處于交通不便地區，因此通訊設備搶修極為困難，短時間內恢復正常通訊不太可能，這對于搶險救災來說是非常不利的。此時多旋翼無人機就可以攜帶通信中繼設備，充當一個通訊基站，構建成應急局域網，保障通訊暢通。目前系留無人機通過攜帶足夠的化學燃料可使其滯空時間數十小時之久甚至更長，因此依托無人機組建完善的通信系統是完全可行的，確保了災區與后方搶險部門之間的通訊。

3. 多旋翼無人機的應用展望

隨著自動控制理論、多旋翼動力學模型、非線性估計算法、新材料以及電池技術的快速發展，多旋翼無人機所需技術走向成熟，使多旋翼無人機運行也越來越穩定，同時在應用方面的優勢也逐漸顯現出來，將多旋翼無人機與相應的地面控制系統結合形成平臺，多旋翼無人機應用平臺價值也可以更好的體現。5G通信技術的到來，使頻譜利用效率、可靠性提高，時延大大縮短，能源消耗大大降低，憑借著5G通訊技術無限的發展潛力，多旋翼無人機將在多個領域的應用方面得到挖掘，下面將結合現有成熟技術和無人機的優點對未來應用進行展望：

3.1 多無人機協同

隨著多智能體控制技術的開發應用，以及多智能體協調一致性和編隊隊形算法的成熟并在實物中得到應用，結合多旋翼無人機操控方便、數學模型益于建立，使多臺無人機智能協同完成任務成為可能。無人機的多臺協同可以體現出比傳統的單臺無人機更加卓越的協調性、智能性和完整性。因此無人機的應用逐步從單個向“集群”的方向發展。

3.2 無人駕駛汽車與無人機相結合

近年來隨著傳感器產業快速發展，應用模式也日漸成熟，促進了無人駕駛汽車的飛速發展，無人駕駛汽車是集自動控制、人工智能、視覺計算等眾多技術于一體，是計算機科學、模式識別和智能控制技術高度發展的產物，通過車載傳感系統感知到道路環境，自動規劃行車路線并控制車輛達到預定目標的智能汽車。隨著無人機平臺技術和機載遙感技術的不斷發展，可實現對無人機的軌跡進行規劃，實現無人機的自主飛行。將無人駕駛技術與多旋翼無人機相結合可以有效的解決多旋翼無人機飛行時間短、電量不足等問題。

3.3 VR技術結合無人機應用

VR是促使真實世界信息和虛擬世界信息內容之間綜合在一起較新的技術內容，將原本在現實世界的空間范圍中比較難以進行體驗實體信息在電腦等科學技術的基礎上，實施模擬仿真處理，疊加將虛擬內容在真實世界中加以有效運用，從而實現超越現實的感官體驗。真實環境和虛擬物體之間重疊之后，能夠在同一個畫面以及空間中同時存在。在5G之前，網絡傳輸速度和帶寬是制約AR市場發展的一個重要原因，隨著5G技術的到來AR的一些技術局限問題也得到了解決。5G憑借全新的網絡架構，提供峰值10Gbps以上的帶寬、毫秒級時延和超高密度連接，實現網絡性能的飛躍。可將多旋翼無人機實時采集的圖像和視屏等信息通過5G站點傳輸到指揮中心，然后與AR圖像采集處理模塊相結合，再通過AR頭盔使用戶體驗高清現場畫面，遠端用戶人員便可獲得第一視角AR體驗，實現了身臨其境的效果。

4. 結束語

隨著多旋翼無人機應用技術的高速發展和5G信息時代的到來，結合人工智能、通信、圖像識別等高端技術，形成相對完善的無人機控制系統，使其應用在日常生活中更加完善，但有些應用只是停留在理論層面上，還沒有實際完成，所以在未來的發展過程中仍需做好研究工作。

參考文獻

[1]田宇，鄒春海，周正偉，周曉東.多旋翼無人機的發展及應用上[J].航空模型，2016（1）：80-83.

[2]田宇，鄒春海，周正偉，周曉東.多旋翼無人機的發展及應用下[J]. 航空模型，2016（1）：84-87.

[3]潘文斌.無人機在丘陵地區輸電線路巡檢中的應用[J].山東工業技術，2015（23）：259

[4]朱福全，楊麗平.虛擬現實技術在消防科學中的應用[J].科技創新導報，2018（9）： 146-149.

[5]傅耀威，孟憲佳.虛擬現實技術及產業發展現狀與趨勢[J].科技中國，2019（11）： 11.