走向自动驾驶的无人机

杨帅 李歌 李海波 陈龙

【摘 要】无人机的全称是"无人驾驶飞机"，原理是利用无线电遥控设备来远程操纵飞机，。小型无人机自动驾驶仪的主要元器件包括ARM处理器与MEMS传感器件，具有精度高、效率高两大特点。无人机的历史已经有一百多年，最近几年，人们随着自动驾驶汽车的兴起，人们将眼光放到了无人机的自动驾驶上。想要让无人机脱离人的控制自己运行，需要自动驾驶仪，本文主要介绍了无人机的发展历程，无人机自动驾驶的发展历程以及自动驾驶无人机未来的市场前景。[1]

【关键词】无人机;自动驾驶

诞生过程：与在人的民航，军用飞机相比，无人机的体积更小、生产成本更低、使用更方便等优点，无人机的自动化是在继汽车自动驾驶之后的又一个重大的科技进步，在近年来收到世界的广泛关注。无人驾驶飞机一般是以无线电进行遥控或者由机身内置的控制程序为主的不载人飞机。无人机的诞生可以追溯到1914年，最初在布鲁克兰兹进行试验和研制，实验接连失败两次。终于在1927年，第一架"喉"式单翼无人机面世，由英国研制出来的第一架无人机也在英国海军"堡垒"号军舰上试飞成功，这一新闻惊动了当时处于战争背景下的整个世界。[2]

发展历程：随着时代的发展，无人机的技术也在逐步成熟。在1933年，美国也研究出自己的无人机。但进步较大的，是由美国陆军研制，根据研究人员命名的“凯特林飞虫”，这架无人机直到二战结束才被美国政府向外披露出资料。

二战结束后至今的七十多年来，航空技术和材料学得到发展，无人机的技术也得到发展。目前，市面上已经拥有超过上百种无人机，无人机也已经成为很多研究机构的重点项目。在今年拉斯维加斯举办的CES展会上，英特尔公司通过游戏"无人机乒乓球"像大众展示了一种新技术，即无人机的自动驾驶技术。这个游戏是由四个人围住一架无人控制的无人机周围，当其中的一个人靠近无人机，他就会自己远离这个人，朝另外的方向移动，如果有其他人靠近，也是如此。这个游戏就像四个人在打兵乒球—自动驾驶的无人机。这个看起来让人觉得很简单的东西，在今年CES展会上却吸引了绝大部分人的眼光，因为看起来轻松的操作，确是当今世界最高尖的技术之一。整个"乒乓球"游戏中没有人在遥控控制这架无人机，而是由它自己操控，它"看到"有人靠近，判断之后进行躲避。

这不仅仅是一个展会上的演示，更是自动驾驶技术在无人机领域的一个大进步。自动驾驶系统在应用在无人机上，对无人机的控制人员的操作有很大帮助。在作业过程中，即使是非常有经验的无人机操作员，也要集中大量的注意力，以避免无人机在工作过程中撞上其他东西（比如建筑，天线等），花费大量的时间完成微小的工作。而自动驾驶系统改善了这一问题，它可以帮助操作员在工作中把精力放在要做的事情上（比如维修，拍摄）。想要做到无人机自动驾驶，就需要安装自动驾驶仪，自动驾驶仪主要由四个单元组成∶（1）微处理器单元;（2）GPS和惯性传感器单元;（3）飞行状态控制单元;（4）大气数据传感器单元。[3]

它的设计过程如下图：

市场分析：

自动驾驶无人机正处于一个高速发展的时期，也是一个黄金时期。在建筑承包商，快递行业，服装零售行业等行业都具有很好的发展前景。[4]

建筑承包商

自动驾驶的无人机对建筑承包商和消费者都有帮助。对于消费者来说，可以用不用花费太多时间就能找到自己喜欢的建筑承包商。对于承包商来说，不必重复勘查作业，也省略了很多成本费用。

快递行业

亚马逊、eBay，淘宝等以网购为主的电子商务公司在仓储和物流方面承担着巨大的压力，每天都会收到客户催促发货的请求。如果自动驾驶的无人机能够投入使用，仓库管理将得到很大的改善，本来需要一天能够发货的物品可能只需要一个小时就能发出去。

服装零售行业

消费者可以在网上挑选喜欢的衣服，然后不用再等几天，可能只要几个小时，自动驾驶的无人机就会把货物送到消费者的手上。消费者可以在自己家任意试穿，然后再把需要退货的衣服使用无人机退货。

度假旅游业

无论你是一个人旅行还是和家人一起旅行，度假区安排的自动驾驶的无人机，都满足让你全方位，多角度的拍照留念的心愿，拍下你和家人的快乐时光，给消费者带来更好的旅行体验。

媒体行业

无人机特殊的拍摄角度给摄影带来很多惊喜，有了自动驾驶的无人机，专业摄影师能够更加专心的拍摄，拍出更多好的作品。安保和执法

警察在工作中，各种各样的任务长期让他们处于危险之中，如果能使用自动驾驶的无人機，相当于多了「上帝视角」，警察就能轻易了解现场情况，制服罪犯。

消防员也可以使用自动驾驶的无人机搭载消防水笼头，在火灾现场用更安全的操作，更小的牺牲拯救更多的生命。

目前，自动驾驶无人机行业发展还不够成熟和完善，但整体的大环境发展趋势较为良好。国内自动驾驶仍处于研发测试阶段，同国外相比，在技术上还具有很大的进步空间。同时，在产品和市场等多个方面存在很大的可变动空间，无人机行业的商业模式也正处于初期的摸索之中。随着自动驾驶系统技术和网络技术的不断进步，中国自动驾驶行业在无人机的应用上会越来越优秀。

我们可以肯定的是，随着科技进步，制作技术的提升，成本降低，将会有越来越多的人喜欢放飞这个大玩具，也会有越来越多的行业需要它，自动驾驶的无人机前景广阔，但是也存在很多发展上的困难。除了价格因素外，依然有众多来自消费者消费观念上的阻力。目前最需要解决的问题，就是如何提高无人机的在大众日常生活中的实用性，如何帮助人们更好的生活。自动驾驶技术的发展已经解决了很大一部分的门槛问题，但是无人机从一个专业性很强的设备发展到将来成为大众都能接受的玩具还有很长的路要走。这也需要研发机构，厂商和政府部门的多重配合配合才能水到渠成。

参考文献：

[1]王智敏;王欢欢;崔敬魁;李东达;四旋翼飞行器[J];橡塑技术与装备;2016年02期

[2]基于神经网络的无人机动态逆自主飞行控制系统研究.尹彦清.2013

[3]小型无人机自动驾驶仪控制系统的研究.刘柱.长春理工大学学报（自然科学版）.01

[4]无人机能飞多"高"：揭秘无人机市场的发展潜力 View Point.017

（作者单位：1.78102部队;2.空军预警学院）