无人机的发展及其新技术动态分析

胡彬 周宗国 杨时宽 赵海 詹乐贵

摘 要：本文对无人机技术的发展历史进行了详细阐述，分析了无人机国内外新兴技术，并通过对无人机在电力巡检方面的应用突出了无人机应用的优势。

关键词：无人机巡检；无人机；智能巡检

中图分类号：V279 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0089-02

前 言

无人机“UAV”，是利用无线电遥控设备和程序控制装置操纵的非载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。如今，无人机在民用的道路上发展得如火如荼，尤其是在我国近三十年中，无人机消费市场火热，民众对无人机的需求和认可程度逐渐提高，国家对无人机的法律法规和监管制度也有了进一步的加强。未来五年民用无人机行业将持续保持较快的发展态势，2020年中国民用无人机产品销售市场规模将达到265亿元。本文针对无人机技术进行其发展历史和新技术的展望，并对无人机在电力系统上的应用进行分析。

1 无人机发展历史

早期的无人机，设计方向并非民用，而是军用。1917年，皮特·库柏（Peter Cooper）和埃尔默·A·斯佩里（Elmer A. Sperry）发明了第一台自动陀螺稳定器，这种装置能够使飞机能够保持平衡向前飞行，无人飞行器由此诞生。这项技术成果将美国海军的一台教练机成功改造为首架不载人飞行机，这就是无人机的原型。但当时的无人机存在着飞不回起飞点的缺点。蜂王号解决了这个问题，使得无人机能够回到起飞点，使无人机技术更有实际价值。可以说蜂王号无人机是现代无人机的先祖。至此无人机开始应用于各大战场，由于无人机还是一项新兴技术，对于侦查等任务仍不能达到预期目标，受到了各国军方的冷落甚至抛弃。

在1986年12月，美国首飞的先锋系列无人机为指挥官提供了特定目标以及战场的实时画面，成功执行了军方关于侦查的各种任务[1]。而且这套无人机系统花费较小，满足了美国在以低代价开展无人获取目标的要求，并首次投入实战。先锋号无人机现在仍在服役，通过火箭助力起飞，起飞重量416磅，航速每小时109英里。飞机能够漂浮在水面，并且通过海面降落进行回收。

在2006年，大疆创新科技成立，影响了世界无人机格局，其研制的phantom在2014年入选《时代》杂志，之后在我国越来越多的无人机研发机构成立，国外著名的无人机研发公司包括3DRobotics，Qualcomm公司，他们也研发了用途多样的新型无人机。由此无人机真正进入发展的蓬勃期。

2 无人机新技术动态

针对无人机的研究，现目前可以从导航问题、续航问题、控制系统问题与通信系统问题这四个方面来进行讨论[2]。无人机目前多采用GPS导航，但GPS在某些特殊地形并不适用，据报道，目前也有相关研究人员通过对GPS进行备份上传数据来改进无人机的导航系统。对于续航问题，无人机的续航问题重要之处在于电池，能不能研发出能源更为充足的电源决定了无人机能否在高空中进行持续时间长的工作。在例如高山等复杂地形时，如何控制无人机也是一个复杂的问题。开发出更简易的操控系统也能减轻无人机控制员的压力。最后是无人机的通信系统问题，没有良好的交互系统是无法实现无人机的精准降落和命令的执行。迄今为止，这四个方面的问题都是研究人员为了提高无人机实用性所需要努力的方向。

国内的无人机领先者是深圳大疆创新科技有限公司，大疆公司在國内的无人机行业可谓是首屈一指的领头羊。2006年由香港科技大学毕业生汪滔等人创立，是全球领先的无人飞行器控制系统及无人机解决方案的研发和生产商，客户遍布全球100多个国家。2016年，大疆创新一连串发布了Mavic pro、 Inspire2和Phantom4 pro等三款新品，在满足了用户便携性的同时，又将产品的性能推向了新的高度。在这几款产品中大疆就利用了三脚架模式、电池低温自加热、精细云台控制、spotlight pro辅助拍摄等几种创新科技，在国内外引起了创新热潮。

国内的无人机行业发展生机勃勃的同时，国外的无人机制造产业也值得我们去关注。例如车联网应用业务的公司OCTO近期就启动了一个解决方案，用以管理商务和休闲无人机使用相关的风险。该解决方案名为OctoDroneBox，可为无人机管理提供有价值的数据，比如坠毁、维护和空中交通控制，同时也可以在道路交通事故恢复和索赔管理中提供帮助，还可为保险公司提供准确、完整的风险评估。

据俄罗斯萨马拉科罗廖夫大学消息，该校科研人员正在研制一种利用多孔碳化硅结构保护放射性元素的核能电池，这种核能电池可以最大程度的延长电池的寿命。据研究人员介绍，这种电池的使用年限可达100年，使用范围也相当广泛，适用于各种管理和控制自动化系统中的传感器，在无人机领域也具有广阔应用前景。

3 无人机在电力巡检中应用

电力运输线路巡检是电网中非常重要的一个环节，针对最近几年无人机的技术发展，很多送变电公司也开始利用无人机对输电线路进行巡视。利用无人机对输电线路进行检测维护，有利于人员资源的节省，对于维护人员难以去到的地区无人机巡检更为方便快捷。在国内外的电网公司中都有无人机巡检的应用。

在海南，为保障供用电安全，南海供电局出动无人机、紫外成像仪等高科技装备加强汛期检查，保障公共场所供用电安全平稳运行。以前检查电力设施，主要靠人爬上爬下，而现在加入了无人机、红外测温器、紫外成像仪、局放测试仪等诸多先进装备。红外测温器主要测发热情况，紫外成像仪能测出放电情况，这些装备能让工作人员更精确地掌握电力设施的运作状态，从而确保区域电网安全稳定运行。

欧洲多个公司也对无人机进行了测试。目前，电力公司大多使用装有摄像头的直升机来检查电网。但这些公司最近也开始偶尔使用基础无人机——停留在控制器的视野之内的无人机。然而，全行业向可再生能源的转变，以及监测将太阳能和风力发电场与电网连接所需的大量额外连接的需要，正迫使公用事业公司考虑先进技术。

咨询公司普华永道（PwC）的合伙人米歇尔·马祖（Michal Mazur）在谈到无人机时说，“它真正改变了游戏规则。它们比人工测量快100倍，比直升机更精确，而且搭载了人工智能设备，可以快速解决问题。”据制造公用事业机器的科技公司高管说，每架可视无人机的成本约为2万欧元，而超视距无人机的成本将大幅增加，监控一组网络需要数十个甚至数百个机群。

国内外对无人机巡检的应用也正能表示无人机有着多重优点[4]：①无人机巡检的效率高。相比人工巡检，无人机巡检不仅相比传统的用肉眼用机器测更为精准。②无人机巡检速度更快。它弥补了人工巡检时所花费的路程时间，对于危机的情况也能迅速处理，面对意外可以减小人员和资源的损失。③无人机巡检适应力更强。它能适应人工所不能适应的，例如暴雨暴雪等恶劣环境。可见无人机巡检给电网巡检带来了极大的优势和好处，无人机在电力巡检上的应用，也是无人机近几年融入社会的一项重要试验。

4 结束语

基于当前无人机新技术迅速发展的背景，本文对无人机的历史，无人机的新技术，无人机在电力巡检中的应用进行了详细研究。事实证明无人机在21世纪可以进行广泛的应用，但是目前无人机还需要进一步的研究和改进。

资助项目：本论文由贵州电网公司基于双目视觉技术的输电线路无人机巡检系统开发（0604002017030101SD00002）。

参考文献

[1]无人机系列之发展史.CSDN博客，2017.

[2]赵晨懿.浅谈无人机的发展现状与技术支持.海峡科技与产业，2017.

[3]李巨尧.无人机为电网巡检插上智慧翅膀.国家电网有限公司，2017.

[4]周 辉，杨颖锐，杨生兰.无人机在电力系统中的应用现状分析.科技创新与应用，2016.

收稿日期：2018-9-10