用创新勾勒中国无人机的未来

田刚印

王：最近几年，无人机的发展势头非常迅猛，您认为是什么原因促使了无人机产业的迅速崛起？

田：促使这个行业发展的原因有很多，但我认为最主要的还是无人机相关技术的进步。在技术方面，高性能无人机主要依赖于基础控制理论和微电子通信技术两个方面，上世纪80年代的时候，无人机还有很多理论层面的问题没有解决。直到最近几年时间里，很多理论算法才有了实质性的突破，出现了很多新的算法。微电子和通讯技术的进步可能每个人更会有切身的感受。想想看，在十几年前，当时台式机CPU的处理能力还不抵现在的智能手机。按照当时硬件条件，制造一架与现代无人机性能相似的产品，尺寸恐怕要大出几十倍还不止，否则连搭载航电和控制设备的空间都没有，更不要说商业作业了。举个例子，2001年，一个机械陀螺的重量差不多10千克，而现在，同样精度的陀螺，差不多只有0.1克，相当于一个是西瓜，一个是芝麻。原来，要实现对无人机的有效控制，航电重量至少超过100千克，而现在，重量只有十几克航电系统，其计算能力还比原来100千克的强出至少20倍。不仅如此，硬件的微型化还降低了实验的门槛，过去只有一个部门或者研究所才能做的试验，现在一个博士、硕士甚至本科生利用一个简易航模都能玩儿的转。所以，这几年加入到无人机研发的人越来越多。参与的人多了，各种新理论和新算法也就越来越多，某种程度上，这也是近几年无人机在理论层面出现更多新成果的原因之一。

王：很多国外媒体都在指责中国抄袭了西方的无人机技术，您认为是这样么？

田：在有些时候，抄袭和学习很难界定。比如，1+1=2，是学生学来的，而不能说是抄袭来的。无人机行业也有类似的问题，很多东西算是知识，当然，一旦某些知识被申请了专利，其他人就不能再用了，否则就在法律角度上构成了抄袭。我反对那些低级的、恶意的抄袭，没有理解技术的精髓，单单的搞“拿来主义”，这样“抄”来的只是表面。对于那些好的东西，我还是主张“学习”过来，在理解的基础上进一步发展，做出性能更好的产品。

王：在技术层面，中国民用无人机目前还比西方落后很多么？

田：不得不承认，虽然这几年国内无人机技术发展得很快，但和西方先进水平相比，我们还是有一定的差距。至于这个差距有多少？需要多久能赶超？我说不好。就现有的民用无人机市场来说，大部分关键元器件都是国外产品，即便某些元器件有国产的，但在性价比方面也难以和国外产品竞争。西方的工业化比我们早了上百年，领先的可能不仅仅是技术本身，还有教育、文化以及对于工业技术的态度等等。可能是这些方面的因素共同决定了西方技术的先进性。

王：无人机的关键技术有哪些？

田：无人机是个系统工程，需要材料、控制、动力、通信众多学科的集成。缺少哪一项，无人机都飞不起来。所谓的“关键技术”，更多的是指目前处于瓶颈，尚未攻克的技术。我认为主要有三方面：首先是控制，因为现在的控制技术距离理想中人工智能的差距还很大；其次是整体设计，现在大部分的设计师上学时学的都是载人飞机的设计，而无人机的总体设计和载人飞机差别很大，我们需要从理论上重新构建无人机的总体设计方法；最后是动力系统，目前无人机使用的还都是载人飞机的动力系统，成本很高，这也限制了无人机的发展。

王：您刚才谈到了控制技术，现在最热门的莫过于美国TED公司的无人机视频，他们的四旋翼无人机不仅能空中编队，还能完成一些类似“杂耍”的特技，能不能从专业的角度帮我们解读一下TED公司的视频？

田：TED的视频确实很酷，但有一点可能是大家没有注意到，这些视频都是基于实验室状态下完成的。在实验室条件下，可以不用考虑风的影响，通信也不会因为各种突发情况而中断，定位可以达到毫米级，无人机只需要按照既定程序飞行就可以。而这些在实际应用中要考虑的问题会非常多，模型要更加复杂。打个比方，实验室状态的演示就像是拍战争电影，而实际的应用则是真正的战争。电影可以拍的很好看，很精彩，但他并不真实。在实验室状态下，达到视频中的效果，技术上并不难。

王：很多人抱怨无人机价格很高，是什么原因决定了无人机的价格？

田：主要是因为研发成本很高，产量又很有限，均摊到每架飞机上的成本就很高。同时无人机的成本高又限制了无人机的广泛使用。

王：贵公司在无人机技术领域做了哪些创新性研究工作？

田：我们的创新主要两个方面，首先是飞控软件，我们的飞控基于的是H∞算法，国内企业用这一算法的飞控软件还不多。国家电网曾经召集全国的无人机公司进行飞机性能演示，我们公司的无人机在飞行品质和性能等方面都是第一，足见这种飞控的先进性。第二是我们使用了拥有自主知识产权的共轴反桨技术，这种电控共轴技术和传统上俄罗斯卡系列直升机的共轴形式不同，拥有自主知识产权意味着在产品出口时没有法律风险。这恐怕又要回到之前的那个“抄袭”的问题。很多国内的后起无人机公司设计的产品应用的是传统的单旋翼+尾桨的传统布局，传统布局不是不好，问题在于传统布局难以避开直升机巨头的专利封锁。像贝尔、西科斯基或者欧直这些西方公司搞直升机都有大几十年的历史，大部分传统布局的专利都在他们手里。当你小打小闹的时候，这些公司不会理你，一旦做大了，这些专利官司就找上门了。

王：针对国内市场，您认为无人机在哪些行业的应用可以对这个行业起到巨大的推动作用？

田：我认为，可以起到巨大推进作用的行业中，首当其冲的当属农业。中国是农业大国，全国耕地面积超过18亿亩。很多地区，我们还在用人力进行农药喷洒。农业比较发达的地区，也用运5这样的飞机。如果改用无人机，喷洒一亩地的成本降低至运5的1/2，如果和人力相比，那节省的就更多了。而且，相对于有人机，无人机作业更为灵活。其次，无人机也会对快递物流业产生重大影响。顺风之所以打败传统的邮政EMS，主要依靠管理方面的完善，而无人机的应用将是工具的进步。邮件的运送时间是快递服务优劣的重要指标，我们都希望下单的商品越快送到越好。根据我们的初步计算，使用无人机运输邮件比传统的长途汽车货运快至少一倍。举个例子，如果从济南送邮件到北京，公路需要6小时，无人机只需要2～3小时就到了。不仅如此，从成本角度看，无人机在人力成本方面比传统运输业低15%～25%，这还是以目前的人力成本计算出来的。未来，人力成本进一步提升，无人机的优势会更为明显。当然，要做到具有实用价值的物流无人机需要几个硬性指标。首先，无人机要有很好的可靠性；其次，政府要在政策上予以鼓励。美国亚马逊公司正在做物流无人机的研究。很多人说亚马逊抛出无人机概念只是为了炒作股价，但就我个人看，至少亚马逊提出的很多方案都有一定的可行性。前面提到了TED公司的无人机演示，我相信，亚马逊公司的实验室中，很多技术会比TED公司的更先进，更让人惊奇。

王：一些西方国家认为无人机与有人机的编队和识别问题是无人机民用化的重要技术障碍，您同意这样的说法么？

田：目前来看，这确实是一个问题，但这个问题并非不可逾越。再过几年时间，我认为无人机企业就能突破关于和有人机编队和识别的问题。如果管理部门再出台一些飞行法规，无人机和有人机共用空域并不是什么难事。

王：空域问题是航空业发展的共同问题，也包括无人机行业。目前的空域管理政策主要针对有人机，您认为无人机对于空域的要求是否有别于有人机？是否应当对无人机制定一套相应的空域管理政策？

田：显然，无人机在使用上比有人机更为灵活，它要求的高度更低，起降环境也没有有人机那样苛刻。但针对无人机单独制定空域管理政策我认为没有必要。原因在于随着技术的进步，未来可能很难界定有人机和无人机。

王：日前民航局对无人机操作手采取持证上岗的政策，您认为这样的政策会对无人机产业的发展有什么样的影响？即便是有人机也存在“黑飞”问题，那无人机操作手持证上岗在实际中能得到有效监管么？

田：持证上岗政策还是非常必要的，但可能是时间上比较仓促，相关的培训以及政策的制定多少有些不够严格。至于“黑飞”问题，可能还是一个守法成本和违法成本比较的事。如果守法成本很高，考一个上岗证几十万，“黑飞”一次，被逮到罚款几千块，那就等同于变相鼓励“黑飞”。所以，持证上岗本身是行业的利好，有利于行业的健康发展，至于执行那要看相关部门的政策制定了。

责任编辑：王鑫邦