無(wú)人機(jī)知識(shí)普及：從技術(shù)到政策，想知道的都在這里

早期的航空技術(shù)解決的是無(wú)人機(jī)能夠飛行的問(wèn)題，而 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展為無(wú)人機(jī)更高的飛行性能、更好的可靠性提供了條件，其中：1）智能化：自主飛控技術(shù)、急劇攀升的計(jì)算機(jī)處理能力推動(dòng)無(wú)人機(jī)向智能化發(fā)展，真正成為“會(huì)思考”的空中機(jī)器人；2）高速帶寬：高速寬帶網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)組網(wǎng)和互相連通，無(wú)人機(jī)編組、空地裝備聯(lián)合成為可能；3）更輕的材料和傳感器：材料科學(xué)和微機(jī)電技術(shù)進(jìn)一步減輕無(wú)人機(jī)平臺(tái)重量、提高精確度；4）更強(qiáng)的續(xù)航能力：電池續(xù)航能力的大幅上升，以及新能源技術(shù)賦予無(wú)人機(jī)更長(zhǎng)的飛行時(shí)間。

2、 技術(shù)向民用外溢，無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入普及時(shí)代

由于軍用無(wú)人機(jī)在”3D”(DULL,DIRTY,DANGEROUS) 環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)的顯著優(yōu)勢(shì)以及靈活機(jī)動(dòng)的特性，民用各行各業(yè)對(duì)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用也翹首以盼。但相比軍用無(wú)人機(jī)近百年的發(fā)展歷史，民用無(wú)人機(jī)在上世紀(jì) 80 年代軍用無(wú)人機(jī)的現(xiàn)代系統(tǒng)得到大發(fā)展的基礎(chǔ)上才開(kāi)始嘗試應(yīng)用，各領(lǐng)域全面開(kāi)花應(yīng)用只有 10 余年時(shí)間。

日本的民用無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)較早：早在 1983 年雅馬哈公司采用摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)發(fā)了一種用于噴灑農(nóng)藥的無(wú)人直升機(jī)，1989 年其成為實(shí)際首架成功用于試飛的無(wú)人直升機(jī)，2002 年 CERP 公司及發(fā)明一款 JAXA 多用途民用無(wú)人機(jī)；2003 年開(kāi)始，耗時(shí) 3 年，岐阜工業(yè)協(xié)會(huì)先后開(kāi)發(fā)了 4 代無(wú)人機(jī)產(chǎn)品，主要應(yīng)用于森林防火、地震災(zāi)害評(píng)估等領(lǐng)域；
美國(guó) NASA 牽頭成立世界級(jí)無(wú)人機(jī)應(yīng)用中心：2003 年美國(guó) NASA 成立世界級(jí)的無(wú)人機(jī)應(yīng)用中心，專(zhuān)門(mén)研究裝有高分辨率相機(jī)傳感器無(wú)人機(jī)的商業(yè)應(yīng)用。

近年美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局用無(wú)人機(jī)追蹤熱帶風(fēng)暴有關(guān)數(shù)據(jù)，借此完善颶風(fēng)預(yù)警模型。2007 年森林大火肆虐時(shí)，美國(guó)宇航局使用“伊哈納”（Ikhana）的無(wú)人機(jī)來(lái)評(píng)估大火的嚴(yán)重程度，以及災(zāi)害的損失估算工作。2011 年墨西哥灣鉆井平臺(tái)爆炸后艾倫實(shí)驗(yàn)室公司的無(wú)人機(jī)協(xié)助溢油監(jiān)測(cè)和溢油處理等。

以色列也專(zhuān)門(mén)組建了一個(gè)民用無(wú)人機(jī)及其工作模式的試驗(yàn)委員會(huì)，2008 年給予“蒼鷺“無(wú)人機(jī)非軍事任務(wù)執(zhí)行證書(shū)，并與有關(guān)部門(mén)合作展開(kāi)多種民用任務(wù)的試驗(yàn)飛行。

歐洲在 2006 年制定并即刻實(shí)施的“民用無(wú)人機(jī)發(fā)展路線圖”，之后歐盟擬籌夠一個(gè)泛歐民用無(wú)人機(jī)協(xié)調(diào)組織，為解決最關(guān)鍵的空中安全和適航問(wèn)題提供幫助。

中國(guó)起步早，近年發(fā)展較快：中國(guó)上世紀(jì) 80 年代，就將自行開(kāi)發(fā)的無(wú)人機(jī)（脫胎于軍用機(jī)型）在地圖測(cè)繪和地質(zhì)勘探中做了嘗試。近些年，專(zhuān)為民用研制額”黔中“1 號(hào)無(wú)人機(jī)與 2010 年順利首飛，2011 你那國(guó)產(chǎn)”蜜蜂“28 無(wú)人機(jī)，可全自主起飛、著陸、懸停和航路規(guī)劃，能應(yīng)用農(nóng)業(yè)噴灑、電力巡檢、防災(zāi)應(yīng)急、航拍測(cè)繪、中繼通信等。

對(duì)于民用領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)僅僅是一個(gè)飛行平臺(tái)，其功能歸根到底要通過(guò)機(jī)載系統(tǒng)中的任務(wù)載荷設(shè)備來(lái)完成。

和 To B 端各行各業(yè)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域快速發(fā)展相比，近兩年 To C 消費(fèi)端航拍、娛樂(lè)等市場(chǎng)，受益于無(wú)人機(jī)各方面技術(shù)的成熟和成本的大幅下降，可謂是爆發(fā)式發(fā)展。深圳大疆成立于 06 年，10 年僅幾百萬(wàn)收入，13 年高達(dá) 8 億元，14 年近 30 億元。

3、硬件產(chǎn)業(yè)鏈成熟、成本下降為民用&消費(fèi)無(wú)人機(jī)爆發(fā)創(chuàng)造條件

近十年民用和消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的興起，和硬件產(chǎn)業(yè)鏈的成熟、成本曲線不斷下降密不可分：隨著移動(dòng)終端的興起，芯片、電池、慣性傳感器、通訊芯片等產(chǎn)業(yè)鏈迅速成熟，成本下降，使智能化進(jìn)程得以迅速向更加小型化、低功耗的設(shè)備邁進(jìn)。這也給無(wú)人機(jī)整體硬件的迅速創(chuàng)新和成本下降創(chuàng)造了良好條件：

芯片——目前一個(gè)高性能FPGA芯片就可以在無(wú)人機(jī)上實(shí)現(xiàn)雙CPU的功能，以滿足導(dǎo)航傳感器的信息融合，實(shí)現(xiàn)無(wú)人飛行器的最優(yōu)控制。

慣性傳感器——伴隨著蘋(píng)果在iPhone上大量應(yīng)用加速計(jì)、陀螺儀、地磁傳感器等，MEMS慣性傳感器從2011年開(kāi)始大規(guī)模興起，6軸、9軸的慣性傳感器也逐漸取代了單個(gè)傳感器，成本和功耗進(jìn)一步降低，成本僅在幾美元。另外GPS芯片僅重0.3克，價(jià)格不到5美元。

Wifi等無(wú)線通信——Wifi等通信芯片用于控制和傳輸圖像信息，通信傳輸速度和質(zhì)量已經(jīng)可以充分滿足幾百米的傳輸需求。

電池——電池能量密度不斷增加，使得無(wú)人機(jī)在保持較輕的重量下，續(xù)航時(shí)間能有25-30分鐘，達(dá)到可以滿足一些基本應(yīng)用的程度，此外，太陽(yáng)能電池技術(shù)使得高海拔無(wú)人機(jī)可持續(xù)飛行一周甚至更長(zhǎng)時(shí)間。

相機(jī)等——近年來(lái)移動(dòng)終端同樣促進(jìn)了鋰電池、高像素?cái)z像頭性能的急劇提升和成本下降。

4、飛控系統(tǒng)開(kāi)源，無(wú)人機(jī)飛入尋常百姓家

如果說(shuō)硬件成本下降解決了無(wú)人機(jī)“身體”的問(wèn)題，近年來(lái)飛控系統(tǒng)開(kāi)源化的趨勢(shì)解決了無(wú)人機(jī)“大腦”的問(wèn)題，從此無(wú)人機(jī)不再是軍用和科研機(jī)構(gòu)的專(zhuān)利，全世界的商業(yè)企業(yè)和發(fā)燒友都加入了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大潮中，是引爆民用和消費(fèi)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的“爆點(diǎn)”。

德國(guó) MK 公司是多旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)開(kāi)源的鼻祖，其后 2011 年美國(guó) APM 公司開(kāi)放無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)平臺(tái)徹底點(diǎn)燃了市場(chǎng)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的熱情，2012 年以后民用和消費(fèi)無(wú)人機(jī)進(jìn)入了加速上行的通道。

至今，國(guó)際無(wú)人機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了 APM（用戶最多）、德國(guó) MK（最早的開(kāi)源系統(tǒng)）、Paparazzi（穩(wěn)定性高、擴(kuò)展性強(qiáng)）、PX4 和 MWC（兼容性強(qiáng)）等五大無(wú)人機(jī)開(kāi)源平臺(tái)。

以 PPZ（Paparazzi）為例，始于 2003 年的 PPZ 是一個(gè)軟硬件全開(kāi)源的系統(tǒng)，至今已經(jīng)形成了不僅覆蓋傳感器、GPS、自動(dòng)駕駛軟件，同時(shí)覆蓋地面設(shè)備的全套成熟解決方案，既可以驅(qū)動(dòng)固定翼飛機(jī)、也可以驅(qū)動(dòng)旋翼機(jī)，并且可以通過(guò)地面控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控飛機(jī)飛行的衛(wèi)星地圖?？梢哉f(shuō)，強(qiáng)大的開(kāi)源飛控系統(tǒng)已經(jīng)使得無(wú)人機(jī)全面進(jìn)入“用戶友好”時(shí)代。

2014 年 10 月，著名計(jì)算機(jī)開(kāi)源系統(tǒng)公司 Linux 推出了名為“Dronecode”的無(wú)人機(jī)開(kāi)源系統(tǒng)合作項(xiàng)目，將 3D Robotics、英特爾、高通、百度等科技巨頭納入項(xiàng)目組，旨在為為無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)者提供所需要的資源、工具和技術(shù)支持，加快無(wú)人機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域的發(fā)展。根據(jù) Teal 航空市場(chǎng)調(diào)研公司的報(bào)告，Dronecode 項(xiàng)目使未來(lái)十年世界無(wú)人機(jī)研發(fā)、測(cè)試和評(píng)估等活動(dòng)的總值達(dá)到 910 億美元。 Dronecode 開(kāi)發(fā)界面囊括了無(wú)人越野車(chē)、無(wú)人固定翼飛機(jī)、無(wú)人直升機(jī)和各種多軸旋翼無(wú)人機(jī)等，吸收了 APM、PX4 等多個(gè)平臺(tái)，進(jìn)一步推動(dòng)了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的可視化和友好化。

5、 無(wú)人機(jī)相關(guān)政策: 各國(guó)政策都處于持續(xù)完善中

中國(guó)無(wú)人機(jī)相關(guān)政策: 走出了規(guī)范化的第一步

總的來(lái)說(shuō)，2009 年前，無(wú)人機(jī)處于無(wú)監(jiān)管的空白狀態(tài)。2009 年以后至今，開(kāi)始進(jìn)入持證飛行階段，但是法律法規(guī)和監(jiān)管執(zhí)行尚未完善和正規(guī)化，實(shí)際申請(qǐng)操作上模糊不清。

美國(guó)無(wú)人機(jī)相關(guān)政策: 商業(yè)無(wú)人機(jī)草案終出

經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的等待，數(shù)次延期，2015 年 2 月 15 日，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局終于公布了期盼已久的無(wú)人機(jī)商轉(zhuǎn)管理辦法草案。這項(xiàng)新規(guī)打破了之前全面禁飛的局面，但是還有待最終定案。

這份規(guī)則主要適用于重量 25 千克以下的無(wú)人機(jī)，主要限定包括：

（1）飛行時(shí)間，高速，速度，搭載限制：它限定無(wú)人機(jī)只能在白天飛行，且全程都必須保持在操作人員的視線范圍內(nèi)，飛行高度不得超過(guò) 150 米，時(shí)速不得超過(guò) 160 公里。不得從人頭頂上飛過(guò)，不得從無(wú)人機(jī)上扔?xùn)|西，機(jī)體外側(cè)不得搭掛包裹。