未来的无人机可以做什么

2019 年 10 月 11 日，安娜大学设计的四架无人机对中国国家主席习近平车队在印度穿越的整条路线 50 公里进行了高精度监视，这让我们不禁好奇，从 3 厘米分辨率的高度在100米。

但另一方面，2019 年 9 月沙特阿拉伯发生的无人机袭击，夺走了全球约 5% 的石油供应，并引发了一个棘手的问题。无人机会继续作为人类的恩人，还是会成为未来大规模杀伤性和恐怖主义的武器？

无人机存在三个因素。需要良好的技术、巨额投资和快速采用。所有三个层次都可以在繁荣和毁灭的对立机会可能共存的情况下合谋，这取决于我们的未来无人机。

无人机简介

无人机是一种无人驾驶飞行器 (UAV)，可以通过专用的远程单元进行自主飞行。它有能力在计算机程序指示的空中执行某些操作，而飞行模式控制则由 GPS 等跟踪设备辅助。

无人机的起源归因于自 1960 年代以来政府和军队对智能战争设备的需求。在越南战争期间，美国陆军积极使用无人机进行监视，随后在 1982 年黎巴嫩战争期间被以色列军队使用。

然而，随着技术的进步，无人机后来被定制成不同的形式，用于许多商业应用。为了人类的巨大利益，在获取悲惨情况、寻找失踪人员、创建 3D 地图、测量景观、野生动物保护、管道检查、交通监控、天气预报以及消防、农业、摄影、视频制作和学术项目方面提供了帮助。

即使是送货服务——尤其是在大流行情况下，也可能为我们所有人带来令人欣慰的好处。

无人机的成本取决于尺寸和功能。可以放在手掌中的迷你版无人机的价格可能低至 100 美元，而装在背包中的军用级无人机则可能要花费数千万美元。最大的军用无人机之一是 47.6 英尺长的 MQ-4 全球鹰，比波音 737 客机还要宽。

市场上最受欢迎的无人机之一是以专业摄影而闻名的 DJI Phantom 3。该无人机采用了Mavic Air、Phantom 4 Pro、Inspire 2、Walera Voyager 5等最新无人机所继承的先进技术。

无人机的工作原理

无人机由轻质复合材料制成，以减轻重量并提供高空覆盖。电机运行由紧凑的高扭矩多螺旋桨系统实现，使该设备高度独立，并提供故障安全功能，即使该设备内的任何电机停止工作；它将继续飞行，因为它得到了成组工作的螺旋桨的支持。

这些螺旋桨由远程地面控制系统 (GSC) 使用无线电波（包括 Wi-Fi）操作。这些设备中的大多数都包含可拆卸电池，因此可以长期保持在空气中。设计上使用大功率电池可以增加飞行时间。

陀螺仪和传感器将旋转速率和其他参数传递给计算机，计算机使用算法对无人机的定位进行调整。这可以使无人机保持平衡、持续悬停并向前、向后或垂直移动。

计算机算法帮助无人机操作员控制无人机的下降。虽然无人机飞行员可以控制无人机移动的位置和时间，但计算机定位算法可确保自动稳定水平。

GPS 等导航系统固定在无人机的机头，可传达无人机的精确位置。或者，如果控制器发出指令，机载高度计可以传达高度矢量并将无人机保持在特定高度。

不断发展的技术

今天最新的高科技无人机在各种方面都成功地超越了以前的版本。

• 防撞系统 – 障碍物检测传感器用于扫描周围环境，而软件算法将图像生成为 3D 地图，使无人机能够感知并避开障碍物。最流行的例子是最新的 DJI Mavic 2 Pro 和 Mavic 2 Zoom，它们在所有 6 侧都有障碍物感应。
• 禁飞区功能 – 为了提高飞行安全并防止在 FAA（美国联邦航空管理局）规定和分类的限制区域内发生事故，大疆和其他制造商的最新无人机包括“禁飞区”功能，可在进入这些区域时发出警告。
• FPV 直播视频传输 – 基于 FPV（第一人称视角）的技术由安装在无人机上的摄像机组成，并使用无线电信号向地面飞行员广播实时视频。这为地面飞行员提供了实时机上体验，让无人机飞得比从地面看飞机时飞得更高、更远。
• 智能界面—— 今天的大多数无人机都可以通过遥控器或智能手机应用程序飞行，这些应用程序可以从 Google Play 或 Apple Store 下载。这种特定于制造商的应用程序允许完全控制无人机。

新领域和业务前景

用于商业应用的无人机正在蓬勃发展。这将为不同的企业提供大规模的机会来增加他们的收入并帮助全球经济以难以想象的方式增长。

• 运输服务 – 根据最近的报道，谷歌和亚马逊正在开发自己的无人机，以便在更短的时间内空运货物。 Facebook 正计划开发巨型无人机，将信号传送到偏远地区进行互联网访问。

  2018 年，波音公司宣布它已经研制出一种无人驾驶电动 VTOL 货运航空器 (CAV) 的原型，该飞行器的有效载荷可达 500 磅。作为世界经济论坛“空中医疗”计划的一部分，Telangana 政府采用了一个框架，使用无人机在最后一英里运送基本医疗用品，例如血液和医疗样本，以增加全州社区获得医疗保健的机会。状态。新闻记者也使用无人机从难以到达的地方收集信息。

• 与物联网合作 – 具有地面物联网传感器网络的无人机集成系统可以帮助农业公司监测土地和作物、能源公司调查电力线和运营设备以及保险公司监测索赔和政策的财产。 2015 年，在德克萨斯州奥斯汀进行了一项实验，其中无人机成功发现了该市住宅区和商业区中的物联网网络。
• 测量和估计 – 无人机可以测量和记录农作物、建筑物和山脉的高度。这是通过使用称为激光雷达的遥感技术来完成的，该技术用激光照射目标并通过测量反射回来的物体来计算距离和高度。
• 大气研究 – 无人机可以飞到不安全和人迹罕至的地区来测量空气质量，检查是否存在特定微生物或大气元素，甚至可以检测地震。
• 现场录音 – 电视体育网络如今使用无人机来捕捉原本难以获得的体育赛事镜头。

鉴于新应用的范围如此广泛，以下是最近对无人机经济的一些商业预测：

• 普华永道对基于无人机的商业服务市场的估值超过 1270 亿美元，其中最重要的行业是基础设施，452 亿美元，农业 325 亿美元，交通运输 130 亿美元。
• 国际无人驾驶车辆系统协会 (AUVSI) 预测，到 2025 年，无人机行业将为美国创造超过 100,000 个工作岗位，并为美国经济增加 820 亿美元。
• 高盛预测，2016 年至 2020 年间，无人机市场将达到 1000 亿美元，其中军方支出 700 亿美元，占其中的大部分。据估计，消费级无人机将占据该市场 170 亿美元的份额，其中商业和民间政府用途将占 130 亿美元。
• 联合国裁军研究所在其 2017 年的报告中引述称，到 2022 年，全球无人机市场可能会比 2015 年的价值增长四倍，并超过 220 亿美元的净资产，其中包括用于军事和非军事目的的无人机.

上述数据清楚地表明，无人机将继续存在，如果它们落入不安全的手中，它们所构成的威胁也是如此。

扩散造成的威胁

无论无人机看起来多么令人印象深刻，就目前而言，它们将来都可能成为危险的武器。无人机的日益普及和易用性是许多隐私、安全和安全问题的原因。因此，找到一种方法让它们与有人驾驶飞机安全共存变得越来越紧迫。

• 隐私威胁 – 天空中这些淘气的间谍可以在家中或其他私人场所拍摄个人照片。例如，像 Splash News 这样的杂志收集了大约 200 组名人生活的小插曲。在可能不安全的地区（例如城市地区和机场附近）也发现了无人机。
• 冲突 – 不断增加的无人机流量可能会导致空中碰撞和无人机失控。无人机飞得离商用飞机太近的威胁促使人们呼吁进行监管。例如，2019 年 6 月，伊朗击落了一架美国军用无人侦察机。其影响是威慑了全球主要航线，避免误入该国领空受到攻击。
• 民事攻击的可能性 – 与常规武器相比，无人机相对便宜，但可以实现更具破坏性的结果。正是这种易于采购、易于操作和万无一失的技术使其成为一种有吸引力的大规模杀伤性武器。在 2017 年的一项研究中，联合国裁军研究所 (UNIDR) 表示，使无人机对军队有吸引力的相同特征可能会使武装无人机特别容易被滥用。据宾夕法尼亚政治评论报道，众所周知，胡塞叛军、黎巴嫩真主党、哈马斯、利比亚民兵、乌克兰分离主义分子、库尔德自由斗士、叙利亚基地组织、哥伦比亚革命武装力量等许多武装团体拥有和使用无人机。此外，最近沙特阿美石油设施无人机袭击事件证明了昂贵的反导探测器系统如何因无人机低空和低速而对无人机无效。
• 黑客行为 – 在某些方面，无人机就像飞行计算机，其搭载的操作系统和软件带有可被黑客入侵的可编程代码。无人机的开发目的是四处寻找其他无人机、侵入他们的无线网络、断开所有者的连接并接管控制权。

政府安全规定

随着时间的推移，世界各地的监管机构已采取措施防止无人机可能被滥用。

• 中国： 任何重量超过 15 磅或飞行高度超过 400 英尺的无人机都需要获得中国民用航空局 (CAAC) 的许可。
• 英国： 民航局 (CAA) 要求对重量超过半磅的无人机进行注册，并禁止在 500 英尺以上飞行。
• 美国： FAA 明确规定了某些法规，例如商用无人机的远程飞行员证书和速度高达 100 英里/小时的注册、带适当防撞照明的仅白天操作以及禁止无人机在有盖结构下或内部的非参与者上操作有盖固定车辆。
• 欧洲： SESAR（单一欧洲天空 ATM 研究）正在计划推出 U-space 基础服务，包括电子注册、电子识别和无人机地理围栏，以及与有人驾驶航空的全面整合，以避免与商用飞机的干扰和碰撞。

结论

无人机是技术的壮观礼物。它们的大规模扩张正在激励几乎所有国家开发用于不同应用的无人机。今天的无人机结合了所有先进技术，如微控制器、GPS、Wi-Fi 和传感器单元。他们需要以同步的方式工作，这为许多公司和初创企业提供了业务。此外，大量的无人机套件、易于学习的编程语言以及互联网上的课程资料，使新手可以轻松构建和编码无人机。

在这种情况下，政府的作用对于强制开发低成本检测系统至关重要。这样的系统应该足够先进，可以发现恶意无人机并制定强有力的法规。以免入侵者滥用这项宝贵的技术。