无人机已经走过了（le）一个世纪的发（fā）展历程，民用（yòng）无人机迅猛发（fā）展

在最近一段（duàn）时（shí）间的新冠肺炎疫情防控工作（zuò）中，无人（rén）机发挥了许多作用（yòng），受到（dào）人们的广泛关注。

无人机是无（wú）人驾驶（shǐ）飞机的简称(英（yīng）语简称（chēng）UAV)，个头（tóu）可大可小。从最初（chū）的雏形诞生至今，无人机已经走（zǒu）过了一个世纪的发展历程，但无人机真正（zhèng）走（zǒu）进我们的（de）生（shēng）活（huó），在娱乐、环保、交通等（děng）领域大（dà）展身手，不过是最近十年（nián）的事。

1.百年（nián）前先驱（qū）探（tàn）索

19世纪，无线电的发（fā）现和运用给人们远距离控制（zhì）机器的运行创造了可（kě）能。1898年，物理学（xué）家（jiā）特斯拉向人们展示了通（tōng）过无线电遥控（kòng）一条模型船的航（háng）行，从而首次实现了（le）遥（yáo）控技术的应用。当飞机被人（rén）们发明出来并在第一次世（shì）界（jiè）大战中（zhōng）得到应用（yòng）后，发明家们（men）开始尝试将遥控技术与飞（fēi）机结（jié）合，制成一（yī）种无须飞行员亲自驾驶的飞机。

早（zǎo）在1909年，美国（guó）工程（chéng）师（shī）就发明（míng）了一种（zhǒng）名叫“陀螺仪（yí）”的装置，可以测定飞机的飞行方向及机（jī）身正以什么样的（de）姿势在空中飞行。这种装置是现代飞机自（zì）动控制和惯性导航（háng）系统的核心组成部（bù）分。这种装（zhuāng）置出（chū）现（xiàn）后，美国海军对此很感兴趣，希望以此为基（jī）础研（yán）究（jiū）一种不需（xū）要飞行员驾驶的飞行器。当（dāng）时，美国海（hǎi）军将其称之（zhī）为“飞行（háng）鱼雷（léi）”。为了（le）提（tí）高飞（fēi）行鱼雷的导航精度，美国西（xī）部电器公司还为它开发了专用的无（wú）线电导航系（xì）统。飞行鱼（yú）雷是无人（rén）机最早的雏（chú）形之一，而惯性（xìng）导航与（yǔ）无（wú）线电（diàn）控（kòng）制技术（shù），至今仍然是遥控无人（rén）机的核心技术。

1917年，英国皇家飞行队（duì）的罗上尉制造了一架遥控飞（fēi）机。这（zhè）是一架木制（zhì）结构的飞机，通过安装（zhuāng）在卡（kǎ）车上的弹（dàn）射装置起（qǐ）飞。罗上（shàng）尉本希望可（kě）以（yǐ）通过遥控的方式，让飞机（jī）平（píng）稳飞行（háng）一段时间（jiān），但在实（shí）际的飞（fēi）行表（biǎo）演中（zhōng），飞机刚刚（gāng）起飞就失控了，仅仅飞行了一小段距离便坠落到（dào）了地上。虽然试验遭遇失（shī）败，但（dàn）由于飞机在飞行过（guò）程中的确响应了罗上尉通过无线电发出（chū）的控制信号，因此这次试飞仍然被视为是无人（rén）机技（jì）术的发（fā）端（duān）。

2.战场上初露锋芒

飞行员在进入（rù）战场作战前，需要像使用（yòng）枪支的射手射击靶子一样，在训练中实际攻（gōng）击天空中（zhōng）的（de）靶机，来提（tí）升（shēng）自己的作战技能。地面的高炮防（fáng）空部队也需要用靶机（jī）进行训练。在（zài）两次世界大战期间，美（měi）国（guó）、英国（guó）和德国都开始了将无人机作为靶机的尝试。美国军（jun1）方还发现（xiàn），无（wú）人机有可能方便快捷地在战场上传递信息（xī），代替（tì）当时还广泛使（shǐ）用的传令（lìng）兵，并在之前飞行鱼雷的基础上研发了（le）“信使（shǐ）”无人（rén）机。

1941年，美国（guó）海军萌（méng）生了使用无（wú）人（rén）机攻击敌（dí）人空中和地上目标的想法，研发（fā）了TDN-1和（hé）TDR-1型无人攻（gōng）击机。1944年9月（yuè）至10月间，这两种无人（rén）机在太平洋战争中小试牛刀，攻击（jī）了日军的堡垒和（hé）火炮阵地等目标，取（qǔ）得了一（yī）定战果。

二战结束（shù）后（hòu），无人（rén）机开始投入战场（chǎng）侦察工作。世界上（shàng）第（dì）一种实用型（xíng）的无人侦（zhēn）察（chá）机是无线电控制的美国AN/USD-1战场（chǎng）无人监视机。这（zhè）种飞机装备有（yǒu）一（yī）台可以在白天工作的光学（xué）照相机和一台（tái）在夜（yè）间工作的红（hóng）外照相机，通过（guò）火箭助推（tuī）器起飞，完成任务后（hòu）释放降落伞降（jiàng）落。但（dàn）它拍来的照片还需要（yào）复杂耗（hào）时的处理和分析工（gōng）作（zuò）。

在（zài）冷战和越（yuè）南（nán）战争期间，美军发现无人机除了照相（xiàng）外，还（hái）可以执行另（lìng）一种形式（shì）的搜索任（rèn）务。无人机飞临敌人（rén）控制的（de）空域后，可以（yǐ）诱骗敌（dí）人的（de）防空（kōng）雷（léi）达开机，获得防空雷达的（de）信号特征（zhēng）。敌人（rén）的高炮、防空导弹、战（zhàn）斗（dòu）机在拦截无（wú）人（rén）机的过程中，也会将（jiāng）自身的（de）部署情（qíng）况暴（bào）露。一旦无人机被击落（luò），因为没有飞行员驾驶，不会（huì）引起（qǐ）一系列的后续问题。在无（wú）人机第一（yī）次大规模实（shí）战应用的（de）越南战争期间，美军在战场上大量使用“火蜂（fēng）”型无人（rén）侦察（chá）机执行这方面的工（gōng）作。在此期间，还催（cuī）生出了（le）直（zhí）升机（jī）在半（bàn）空回收无人机的技术。

3.新科技助（zhù）力指（zhǐ）令控（kòng）制

进入（rù）上（shàng）世纪（jì）80年代后，电子（zǐ）工业和航空工业的发展为无人机发展带来了新的契机（jī）。此时，军用（yòng）无人机的飞行控制技术出现了两大分支，自动飞行控制系统和指令（lìng）控（kòng）制系统。

自（zì）动飞行控制系（xì）统需要在无人机起（qǐ）飞前将本次飞行的路径、高（gāo）度和侦察目标等信息设定好（hǎo），无人机依靠（kào）这些信（xìn）息自己完（wán）成飞行任务。这种模式虽然看起来比较（jiào）简单，但一旦目标位置出现了变化，提（tí）前设定（dìng）的飞行路（lù）线就得（dé）不到需要的信（xìn）息了。而指令控制模式，将飞行员的位（wèi）置由飞（fēi）机上搬到了地面站的控制室中（zhōng）。得（dé）益（yì）于视（shì）频图像技（jì）术的发展，无（wú）人机（jī）可以通过（guò）无线电信号（hào）实时将侦察（chá）图（tú）像信息传回控制室，而（ér）控制（zhì）员可以根（gēn）据画面实（shí）时（shí）操控无人机飞行，根据瞬息万变的战（zhàn）场形势控制（zhì）无人机飞行。上世纪80年代（dài）以后，指令控（kòng）制技术逐渐成为军用无人机飞行控（kòng）制系统的主流（liú）。

此外，卫星通信技术和GPS导航（háng）技术也给指令控（kòng）制技术的应（yīng）用带来了帮助。在应用卫（wèi）星通信前，无（wú）人（rén）机的飞行距离受到控制信（xìn）号传输（shū）和（hé）山川阻挡等因（yīn）素的限制。应用卫星通信技术（shù）后，地面控制站可以将控制信（xìn）号上传至太（tài）空中的（de）通信卫星，由卫星中继放大后发送（sòng）到（dào）无（wú）人机接（jiē）收天线上，从而突破了地面障碍（ài）物和地平（píng）线的（de）限（xiàn）制。GPS导航技（jì）术，可以让控制人员更准确地获取无（wú）人（rén）机的（de）位置，同时（shí），在（zài）控制信号因为干扰中断时（shí），无人机（jī）可以（yǐ）使（shǐ）用GPS导航自主返航（háng）回收。

4.现代战争中代替（tì）侦察兵

在上世纪90年代初的海湾（wān）战争和21世纪（jì）初的伊拉克战争中，无人机得到全方位的应用（yòng）。两种美军现役的“明星无人机”——“捕（bǔ）食者”和（hé）“全（quán）球鹰”也在（zài）此（cǐ）期间（jiān）开始（shǐ）应用。

“捕（bǔ）食者（zhě）”无人机源（yuán）自于之前研（yán）发的“蚊”-750II型远程（chéng）无（wú）人机，正式型（xíng）号为RQ-1，该机是（shì）一种长航时无人机，采用（yòng）涡（wō）轮增压的螺（luó）旋桨发动机作（zuò）为（wéi）动力。最大续（xù）航时间60小时，可在（zài）目标上空（kōng）飞（fēi）行24小时。侦察型的（de）“捕食者”配有光电/红（hóng）外侦察设备，在白天（tiān）和夜间均能执（zhí）行侦（zhēn）察任务。在“捕食者”上，还装备有（yǒu）一种被称作“合成孔径雷达”的新装备。这（zhè）种装备可以通过（guò）发射无线电信号并（bìng）接收大地或目标（biāo）反射信号的方式，绘（huì）制出目标的高分辨率图（tú）像。即便在有云（yún）层或雾气遮挡的情（qíng）况下，这种雷达依旧可以返回（huí）与相（xiàng）机照片类似（sì）的图（tú）像（xiàng）。从2000年（nián）起，美军开始对“捕食者”进（jìn）行改进（jìn），使它（tā）具备了使用（yòng）武（wǔ）器对（duì）敌（dí）人（rén）进行攻（gōng）击的（de）能力。通过在无人机头部安（ān）装用于指引导弹打（dǎ）击目标的（de）激光指示器，“捕食者”可（kě）以发射（shè）用来打击坦克、装甲车等目标（biāo）的“地（dì）狱火”导弹。2006年，攻击型（xíng）“捕食者”的（de）升（shēng）级版MQ-9“死神”无人（rén）攻（gōng）击机问（wèn）世（shì），这种无人机体积更大、性能（néng）更强，还能发（fā）射激光制（zhì）导炸弹等武器。

“全球鹰”是一种（zhǒng）无人侦察机。和“捕（bǔ）食（shí）者（zhě）”一样，“全球鹰”也具备使用合成孔（kǒng）径雷达（dá）等多个（gè）频段的侦（zhēn）察设备获取战场信息的能力，可以（yǐ）执行（háng）对陆地（dì）目标和（hé）海（hǎi）上（shàng）目标的侦察任务。由于（yú）使用了（le）喷气（qì）式发动（dòng）机作（zuò）为（wéi）动力，“全球鹰”有着（zhe）比“捕食者”更高的飞行速度。美军（jun1）本来也打算将（jiāng）“全球鹰”无（wú）人（rén）侦察机改装成攻（gōng）击型无人机（jī），但由于“全（quán）球鹰”的飞行高（gāo）度较高，用来执行对地攻击任务（wù）并不十分合适（shì），因此放（fàng）弃了这一想法。

除了“全球鹰”和“捕食者”这类大型无人机外，美军（jun1）还研发了小型化的无人机，如RQ-11“大乌鸦（yā）”和“龙眼”无人机。由于这些（xiē）无人机体（tǐ）积轻巧、便于携带，基层部队（duì）可以在（zài）日常巡（xún）逻中（zhōng）将（jiāng）无人机随身携带（dài），一旦（dàn）遇到战斗情况，可以就（jiù）地将无人机放（fàng）飞，提供侦（zhēn）察支援，灵活性大大（dà）提高，特别（bié）适合反恐作战。

5.民用无人机（jī）迅（xùn）猛（měng）发展

虽然（rán）无人机技术的发（fā）展源于军事需求，但目前大家最（zuì）熟悉（xī）的无人机，还是那种（zhǒng）有着多个旋翼（yì），可（kě）以灵活地在空中（zhōng）运动（dòng）或悬（xuán）停，进行航拍活动的多（duō）旋翼无人机。这种无人机是（shì）自21世纪（jì）以来迅猛发展（zhǎn）的民用无人机的典型代表（biǎo）。

在多（duō）旋（xuán）翼无人机中，四旋翼（yì）无人机是最常（cháng）见的一种无人机类型。它和直（zhí）升（shēng）飞机一样，是（shì）通过与机身平行的（de）螺旋桨（jiǎng）桨叶产生的升力垂直（zhí）起飞（fēi），既无（wú）需机翼，又不用设置（zhì）跑道（dào）来起飞降落，因而体积（jī）小巧（qiǎo）、使用（yòng）方便（biàn）。而和直（zhí）升（shēng）机（jī）这样（yàng）的单（dān）旋翼飞行器相比，多旋翼飞（fēi）行器的（de）螺旋（xuán）桨无（wú）需设置复杂的机械传动（dòng）装（zhuāng）置，也不（bú）需要尾桨来抵（dǐ）消主螺旋桨带来的旋转，因此多（duō）旋翼无人机（jī）不但具备理想的可靠（kào）性，还可（kě）以（yǐ）将制造成本控（kòng）制得比较（jiào）低（dī），能够（gòu）以一般（bān）消费者能承受的价格销售。更重要的是，在内（nèi）部控（kòng）制程序的配合下，多旋翼无人机的操（cāo）控相当（dāng）简（jiǎn）单，非专（zhuān）业飞行人员（yuán）短时间内就能掌握基本的操作方法，像玩电子游戏一样操控无人（rén）机的（de）飞行，为无（wú）人机的普及扫除了障碍。

多旋翼民用无人机（jī）能够迅速兴起的另外一个关键设备，是（shì）以GoPro为代表的运动相机。运（yùn）动相机可以获（huò）得（dé）比一（yī）般相机更加宽广的（de）视野，拍摄高清（qīng）晰（xī）度的照片或视频，体积（jī）重量还（hái）十分小巧（qiǎo），特别适合安装在无人机上，获得从天空或高处向下的视角。无（wú）人机操控手们（men）不但可以在飞行（háng）过程（chéng）中实时享受无人机（jī）带来的视觉体验，拍摄的（de）高清照（zhào）片、视（shì）频等（děng）还可（kě）以进（jìn）行丰富的后期处理，得到更炫酷的视觉效果。在无人机出现之前，进（jìn）行航拍需要租用有飞行员驾驶的飞机，不但过程相（xiàng）当繁杂（zá），飞机（jī）租用价（jià）格也绝（jué）非（fēi）一般（bān）人可以承担。而在无人机出现之后，个人就可以进行日常的业余航拍活动。在（zài）运动会等（děng）大型活动（dòng）现场，无人机也已经（jīng）成了必备的拍摄工具。

进入21世（shì）纪后，由于基础技术的发展，民用无人机的各个组成部分性能越来（lái）越强、重量越来越轻，成本（běn）也越来越（yuè）低，给无人机的普及创（chuàng）造（zào）了条（tiáo）件。目前，无人机搭载的（de）高（gāo）性（xìng）能FPGA芯片，可以实现双（shuāng）CPU的功能（néng），处理各种传感器传来（lái）的无人机状态信息，控（kòng）制无人机（jī）的高效（xiào）飞行。Wifi技术的发展（zhǎn）让手机上网更方便，也给民用无（wú）人机的信号传输提供了一种简（jiǎn）单有效（xiào）的实现方式，可以在一定距（jù）离（lí）内传输控（kòng）制和影像信号（hào）。在（zài）续航方（fāng）面（miàn），由于锂电（diàn）池技术的发展，用（yòng）一块重量不大的电池就可以让无人（rén）机在天空中（zhōng）飞（fēi）行一段时间。

除了四旋翼无人（rén）机外，固定翼无人机（jī）也在民用领域得到了广泛的应用。与（yǔ）四旋翼无人机或多旋翼（yì）无人机相比，固定翼无人机的续航（háng）时间更长（zhǎng），飞（fēi）行高度更（gèng）高、活动范围更大，采用更加（jiā）可靠的控制系统和信号传输系统，因此比四旋（xuán）翼（yì）无人（rén）机更适合专业（yè）生产领域的应用。

6.无人机（jī）越（yuè）来越（yuè）“万能”

除了（le）娱乐航拍的功能外，民用无（wú）人机还有（yǒu）多（duō）种多样的（de）本领。大城（chéng）市（shì）道路大多拥堵严重，在发生交通事故时，无人机可快速低空（kōng）飞抵事（shì）故现场，第一时间（jiān）进行执（zhí）法（fǎ）拍摄取证。它传回的图像（xiàng）还能让交通（tōng）部门更好地疏导（dǎo）拥堵的交通，从而更快到达现（xiàn）场进行事故救援工作。

遇到犯罪分子驾车逃窜时，无人机可（kě）以（yǐ）在空中跟踪（zōng）罪犯的踪（zōng）迹，引导警（jǐng）察实施抓捕。

在高层建筑发（fā）生火灾（zāi）时，消防员可以释放无人机（jī）航拍，快速获取火灾蔓延情况和被（bèi）困人员位置（zhì），准（zhǔn）确部署灭火力（lì）量。

当洪（hóng）水发生时，无人（rén）机可（kě）携带救（jiù）生绳或救生圈，并将其投送到（dào）需要者身边。

对位于偏远地区的输（shū）电线（xiàn）路和石油管道，可以（yǐ）让（ràng）无人机进行线路巡（xún）检的工作。无人机出动一次就可以巡检几十甚至上百公里的线路，减轻了（le）工人的工作负担（dān）。

未来，在（zài）网（wǎng）购之后，人们还可能收（shōu）到无（wú）人机送（sòng）来的快递包裹。快（kuài）递企业（yè）计划（huá）用四旋翼或八旋翼无人机，在10公（gōng）里的范围内派（pài）送（sòng）重（chóng）量（liàng）不（bú）超（chāo）过10公斤的包裹。无人机不会取代快（kuài）递小哥们的工作（zuò），而是（shì）会专（zhuān）注于（yú）紧急快件和偏远（yuǎn）地区（qū）快（kuài）件的派送，提高配送效率，减少（shǎo）人（rén）力（lì）、运力成本。目前，国外的亚马逊、DHL和（hé）国内的顺丰、京东等（děng）快递物（wù）流企业，都在开展无人机（jī）配送（sòng）快递的尝试。德国DHL公司（sī）已经开始使用无人机（jī），为居（jū）住在偏（piān）远海岛上的人们送去药品等（děng）必需物（wù）资。亚马逊（xùn）推出的PrimeAir服务，可（kě）以将包（bāo）裹在30分钟内送交客户。美国邮政还研制出了一（yī）种电动邮政汽车（chē）和无人机结合的派送模式，由（yóu）司机驾驶电动（dòng）邮车到达社区（qū），再由无人机（jī）从邮车（chē）上自动（dòng）取（qǔ）走包裹（guǒ）、送交住户（hù）。2017年，中科院工热（rè）所（suǒ）还成功（gōng）研制了世界上第（dì）一种大（dà）型货运无人机（jī）。这（zhè）种（zhǒng）无人机可以在（zài）极短的（de）跑道上起飞降落（luò），一次可以运输（shū）重达1.5吨的货物，特别适合将一批快递包裹集（jí）中运（yùn）到偏（piān）远（yuǎn）的乡镇和（hé）村庄，使那里（lǐ）的人们也（yě）能享受网购（gòu）带来的便利。2018年，中国（guó）邮政在浙江安（ān）吉山村（cūn）地（dì）区（qū）开通了第（dì）一条无人机配送航线（xiàn），试点偏远（yuǎn）地区（qū）配送服务。

炫彩世界

无人机集群不仅是“表演”

这些年，我们经常能够看（kàn）到（dào）无人机编队表演的（de）新闻报道。成百上千架无人机，在夜色（sè）中通过自身携带的彩（cǎi）色灯光设备，组成各种各样的美丽（lì）图案，甚（shèn）至还能随（suí）着音（yīn）乐节奏的变化翩翩起舞。这（zhè）种奇观的出现，得益于无人机集群技（jì）术的发展。

实（shí）际（jì）上，早在这种表演为人所知之（zhī）前，无人机集（jí）群技（jì）术在军事（shì）领（lǐng）域（yù）就已经（jīng）得到了（le）发展与应用。2000年，美国（guó）国防部的高级计划局就（jiù）启动了有关研究项目，通过借鉴蚂蚁的群体组（zǔ）织方法，研究多架无（wú）人机在空中协同发现目标（biāo）的技术。经过（guò）近（jìn）二（èr）十年的发展，无人机集（jí）群技术（shù）已（yǐ）经日臻成熟。在（zài）执行任务的（de）过程中，集群（qún）中的（de）无人机要组（zǔ）织好（hǎo）自己的队（duì）形，在完成（chéng）任务（wù）的同（tóng）时避免（miǎn）发生碰撞。同时，无人机之间还要（yào）分享所处位置（zhì）态势的感知，一（yī）架无人机所观察（chá）到的情况可以被所有（yǒu）无人机掌握。这样，大量无人机可以（yǐ）在单（dān）一操（cāo）作员的指挥下，完成一架无人机所不（bú）可（kě）能完成（chéng）的各种（zhǒng）任务。

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