动力技术(shù)
①新型电(diàn)池。2015年(nián),来自加拿(ná)大蒙(méng)特利尔的EnergyOr技术(shù)有限公(gōng)司采用燃料电(diàn)池的四旋翼(yì)进行了2小时12分钟续航飞行。2015年4月6日,科学权威期刊(kān)《自(zì)然(rán)》网(wǎng)络版刊登(dēng)了一篇报道,一种(zhǒng)铝电池仅需60秒便能让手机电力“满(mǎn)血复活(huó)”。此外,石墨烯、铝(lǚ)空气、纳(nà)米点这三项电(diàn)池技(jì)术将(jiāng)成为(wéi)未来电池世界的三大奇兵。这些新的电池技术有着十分迫切的需求,首(shǒu)先(xiān)会被应用到手机(jī)和电动汽(qì)车,随后可配备多旋翼。
②混合动力。2015年,美国初创公司(sī)Top Flight Technologies开发出混合动力六旋(xuán)翼无人机。它仅需要1加仑(约合3.78升)汽(qì)油便可以飞行(háng)两个半小时(shí)(可飞行约160公里),最高负重达20磅(约合(hé)9公斤)。
③地面供电。它采用地面供电,通过(guò)电缆将电能源源不(bú)断输送(sòng)给(gěi)多旋翼,例如Skysapience公司的Hoverlite。
④无线充(chōng)电。来自(zì)德国柏林的初创公司 SkySense在无人(rén)机户外充电方面提供了(le)一种解决方案,他们研发出一块(kuài)可以为无人机进行无(wú)线充电的平板。SkySense的最(zuì)大特点是可以进行远程控(kòng)制,无人(rén)机的“降落—充电—起(qǐ)飞”全过程可以独立实现,不(bú)需要人为进行现(xiàn)场干预和辅助。如果能够缩短充电(diàn)时间,那么无线(xiàn)充电技术将会极大地帮助多旋翼进(jìn)行长途飞(fēi)行。
导(dǎo)航技术(shù)
定位是导航中的关键技术,目前该领域发(fā)展迅速(sù)。
①GPS载波相位定位。来自美国的(de)Swift Navigation公(gōng)司基于该项技(jì)术(shù)开发(fā)的Piksi是一个(gè)低耗电、高性能的具备(bèi)RTK功(gōng)能的厘米级的(de)GPS接收器。它的(de)小型化、高更(gèng)新率和低能耗的特点使得它(tā)非常适合(hé)集(jí)成到自动(dòng)驾驶飞(fēi)行器和便携的测量设备里。由(yóu)日(rì)本东京(jīng)海洋大学(xué)开发的RTKLIB开(kāi)源项(xiàng)目(http://www.rtklib.com/)也在积极推动RTK技术(shù)发展(zhǎn)。
②多信息源定位。英国军方BAE最近公布了(le)他们(men)研(yán)发的(de)名为NAVSOP(Navigation via Signals of Opportunity)技术。该技术将利用包(bāo)括TV、收音(yīn)机、WiFi等信息进行定位(wèi),弥补GPS 的(de)不(bú)足。
③UWB (Ultra Wideband,超(chāo)宽带)无线定位。UWB信号具(jù)有(yǒu)低(dī)成本、抗多径干(gàn)扰、穿透能力强(qiáng)的优势,因此适用于静止(zhǐ)或者移动物体以及(jí)人的定(dìng)位跟踪,提供(gòng)十分(fèn)精确的定位精(jīng)度,静态精度可达10厘米。通过与惯(guàn)性导(dǎo)航传感器融合,UWB可以提供更高(gāo)的(de)精度(dù)、更强的鲁棒性。
对于多(duō)旋(xuán)翼无人机(jī),在飞行过程中,快(kuài)速且准确地获取(qǔ)自身速(sù)度能有效地提高多旋翼控制的稳定性(提高(gāo)阻尼),从而达到更好的(de)悬停和(hé)操控效果,因此测(cè)速工作起到了十分(fèn)重要的作用。比(bǐ)较精确的测速(sù)方案是通过“视觉(光流(liú))+超声(shēng)波(bō)+惯导”的融合(hé)。Ar.Drone是最早采用该项技术(shù)的多旋翼飞行器,它(tā)极(jí)大地提升(shēng)了飞行器的可操控性(xìng)。PX4自(zì)驾仪开源(yuán)项目提供了(le)开源(yuán)的光流传(chuán)感(gǎn)器(qì)PX4Flow。该传感器可以帮助多旋翼在(zài)无GPS情况下(xià)实现精确悬停。
为了使多旋翼完成更(gèng)好(hǎo)的飞行,避障技术无(wú)疑能够(gòu)为其(qí)提供更加稳(wěn)定的导航性能。
①深度相机避障技术(shù)。它(tā)的原理是先对场景投影结构(gòu)光,然(rán)后(hòu)分析红(hóng)外传感(gǎn)器接收的反光得到深度信(xìn)息。微软在2010年推出了深度相机Kinect。然而Kinect体积还是较大,并且在两米(mǐ)之外才能准确地识(shí)别用户手势。2014年,芯(xīn)片厂商英特尔推出RealSense传感器(qì),体积更小,使用距离更短。在2015年CES美国消费电(diàn)子展上(shàng),英(yīng)特(tè)尔把RealSense技术也应用到了无人机上,以用于感知周围环境,进而(ér)自主避(bì)障。
②声呐系统避障技术。Panoptes公司(sī)拟推出Bumper4避(bì)障系统(tǒng)。它由指向多个方向的超声波(bō)传(chuán)感(gǎn)器组成,通(tōng)过测量(liàng)多个方向(xiàng)的(de)距离来判断(duàn)障碍。
③“视觉(jiào)+忆阻(zǔ)器(qì)”避障技术。美国 “Bio Inspired”公司期望(wàng)利用视觉和(hé)忆阻器(具有短期记忆效(xiào)果的电(diàn)阻(zǔ)器)使系(xì)统具备识别(bié)和(hé)短期记忆功能,从而使无(wú)人机(jī)拥有避障的能力。
④双目(mù)视觉避(bì)障技术(shù)。美(měi)国(guó)的(de)Skydio公司采用两个普通的(de)摄像头充(chōng)当无(wú)人机(jī)的“眼睛”并研发(fā)出识别障碍软件,从而使多旋翼(yì)无人机能够具备识别(bié)障碍的能力,进而实现自我(wǒ)导航。
⑤微(wēi)小(xiǎo)型(xíng)雷达。Echodyne公司利用一台四轴无人机展示了它的小型电子(zǐ)扫描雷达。它可追(zhuī)踪地面上(shàng)的某个人,或是在飞行中躲避障(zhàng)碍物,不过目前它(tā)仍然处于(yú)原型阶段。他们试(shì)图将(jiāng)这款雷达的尺(chǐ)寸缩小到只有(yǒu)一(yī)台(tái)iphoness6 Plus大小,且重(chóng)量(liàng)不超过1磅。
无人机通常利用被(bèi)跟踪(zōng)者身上放置的(de)GPS装置进行定位和跟踪。这种方(fāng)式(shì)会在某种程(chéng)度上影响用户体验。除此之(zhī)外,在没有GPS信号的情况下,该方式(shì)就会失效。而(ér)且,对于非自愿携带GPS设备的用户,该方式也是行不通的。
新的技术(shù)完(wán)全可以从视觉和雷(léi)达角(jiǎo)度出发。视觉跟踪技术方面,3D Robotics公司推出(chū)开源(yuán)飞控应(yīng)用Tower,它能够(gòu)使(shǐ)飞行器(qì)跟(gēn)随用(yòng)户,并将用户保持在摄像头中心。OpenCV开源软件也同样有很多跟踪算(suàn)法供飞行器开(kāi)发。此外,采用小型电子扫描雷达也能够实现新式的跟踪模式。
交互技(jì)术
①手势控制技术。在CES 2014的展场上(shàng),工作(zuò)人员演示了利用MYO手势(shì)控制臂带来控制AR.Drone 2.0四旋翼。用户只要将(jiāng)臂带戴在其中一只手上,并以两只手指击响便可启动并控制该飞行器。智能(néng)手机(jī)、手环(huán)、手表、戒指等(děng)内置(zhì)惯性传感器的设备也可(kě)以识(shí)别操作者的手(shǒu)势,用于控(kòng)制多旋翼(yì)。
②脑机接口。它是指(zhǐ)在人脑与(yǔ)计算机等外部设备之间建立直(zhí)接的(de)连接通路。通过对于脑电信息的分析解读(dú),将其进(jìn)一步转化为相应的动作,就像(xiàng)是在用“意念”操控(kòng)物(wù)体。多家机构对该技术(shù)也展开了研究。布朗大学与犹他州Blackrock Microsystems公司的(de)研究员(yuán)将此无线装置(zhì)商业化(huà),他们将其粘(zhān)附在人类头骨上,并通过无线电发送(sòng)由人脑(nǎo)植入设(shè)备收(shōu)集的(de)意识命令(lìng);Emotiv公司的EPOC可以检测8种行为(wéi)现象,识别(bié)出(chū)7种(zhǒng)表情,从而使残障人士具备控制飞行(háng)器的能力;浙(zhè)江大(dà)学CCNT实(shí)验室的研究人员演(yǎn)示(shì)了FlyingBuddy2系统—即用大脑控制(zhì)四旋翼无人飞行器;葡萄牙里斯本(běn)的(de)无(wú)人机公司Tekever推出了一种依靠脑(nǎo)电波操(cāo)控的无(wú)人飞机。
通信技术
该项技术有(yǒu)助(zhù)于(yú)信息共享,适用于交通管(guǎn)理(lǐ)或自身(shēn)监控等,比如将(jiāng)数据备份到云端进行云计算等。
①4G/5G通信技术。2013年6月17日,北京4G联盟联合无人机联盟组织召开了4G联盟与无人机(jī)联盟交流研讨会,旨在加(jiā)强北京4G联盟和无(wú)人机(jī)联盟之间技术交(jiāo)流,寻(xún)找无人机机载(zǎi)载荷与4G设备仪器的(de)聚焦(jiāo),促进北京市信息产业发展。2015年,中(zhōng)国移动开发(fā)4G“超级(jí)空(kōng)战队”设备,能支持航拍影像即拍即传(chuán)。
②WiFi通(tōng)信技术(shù)。2013年,德国的卡尔(ěr)斯鲁厄(è)理工(gōng)学院(yuàn)开发(fā)出了(le)一项新的(de)无线(xiàn)广(guǎng)域网(wǎng)技术,打(dǎ)破了最(zuì)快的WiFi网络速度纪录(lù),它可(kě)以让1公里以外的(de)用户每秒钟下载40GB大小的数据。由于这(zhè)种设备的传输距(jù)离(lí)比(bǐ)普通WiFi路(lù)由器的覆盖范围要广得多,因此这种设备(bèi)很适合无人(rén)机航(háng)拍图传或光纤布放不方便(biàn)的农(nóng)村地区(qū)应用。
芯片技术
①在2015年CES上,高通和英特尔展示(shì)了功能更为丰富的多轴飞行器。例如(rú),高(gāo)通在CES上展示的Snapdragon Cargo无人(rén)机是基(jī)于高通(tōng)Snapdragon芯片开发出来的飞行控制器。它(tā)具(jù)备无线通(tōng)信、传感器集成和(hé)空间定位等功(gōng)能(néng)。英特尔(ěr)CEO Brian Krzanich也亲自在CES上演(yǎn)示(shì)了他们的无人机,采用了四核的英特尔(ěr)凌(líng)动(Atom)处理(lǐ)器的PCI-express定(dìng)制卡。此外,活跃在机器人市场的(de)欧洲处理器(qì)厂商XMOS也表示已经进(jìn)入(rù)无人机(jī)领域。
②3D Robotics发表声明与(yǔ)英特尔(ěr)共同合作开发(fā)Edison芯片,这是一种新型微型处理芯片。虽然它只有一个(gè)硬币的(de)大小,却具有个人电(diàn)脑一样的(de)处理能力。
③目前,包括IBM在(zài)内的多家科(kē)技公司都(dōu)在模拟大脑(nǎo),开发神经元芯片。而一旦“神(shén)经形态”芯片被应用于无(wú)人机,自主(zhǔ)反应、自动识别将会变得轻而易举。
④未来飞行器上的MEMS产品会向集成(chéng)化(huà)方(fāng)向发展,例如三轴加速度与三轴陀螺仪结(jié)合而成(chéng)的集(jí)成(chéng)产品。手机芯片公司推出无线多合一芯片(piàn)后(hòu),又推出了手(shǒu)机(jī)市(shì)场(chǎng)的定位与导航(háng)芯片。新一代定位芯片,将满足可穿戴(dài)与无人(rén)机等差异化(huà)需(xū)求。不(bú)仅如(rú)此,新芯(xīn)片内部(bù)还会直接集(jí)成(chéng)控制(zhì)算(suàn)法(fǎ)。
⑤为了让机器人应用能(néng)够更好地感(gǎn)知环境,高通研究院正在(zài)开发(fā)一款机器视觉研究(jiū)软(ruǎn)件开发工具包(SDK),其中包含至关重要的计算(suàn)机(jī)视觉技术,比(bǐ)如:视觉惯(guàn)性测程、视觉同步定位和绘(huì)图立(lì)体相机景深。对于可(kě)穿戴设备和无人机等新兴领域的定位需(xū)求,他们需(xū)要更准确、更小尺(chǐ)寸或(huò)是更快(kuài)速的定位,甚(shèn)至(zhì)室内导航功(gōng)能,同时这些领域的需(xū)求并不(bú)要求集成其(qí)他无线功能,这(zhè)给传统的定位芯片厂家又(yòu)带来了新的商机。
平(píng)台(tái)技术
①“Dronecode”无人机开源系统。2014年10月,著名计算机开源系统公司Linux推(tuī)出了名为“Dronecode”的无人(rén)机开源系统合作项目,将3D Robotics、英特尔、高通、百(bǎi)度等科技巨头纳入(rù)项目组,旨在(zài)为无(wú)人机开(kāi)发(fā)者提供(gòng)所需要的资源、工具和技(jì)术支持(chí),加快无人机和机器人领(lǐng)域的(de)发展。
②Ubuntu 15.04操作系统。Ubuntu 15.04的物联网(wǎng)版本(běn)是Ubuntu目前(qián)最小且最安全的版本,它十(shí)分精简(jiǎn),适合(hé)开发者、科技专(zhuān)业人士使用,能够在(zài)无(wú)人机等领域中使用(yòng)。
③Airware企业级无(wú)人(rén)机系统。Airware公司旨在通(tōng)过标准化的无人(rén)机软件系统,帮助企业(yè)迅速、高效地完成商用(yòng)无人(rén)飞行器的(de)部署及管理。该(gāi)系统已于2015年4月16日正(zhèng)式发布,通(tōng)过硬件与软(ruǎn)件的结合,Airware成功地实(shí)现(xiàn)了在(zài)单个软件平台(tái)上统(tǒng)一(yī)管理多个不同型号(hào)、不同品牌无(wú)人机的目标。目前,Airware产(chǎn)品已获得两家合作伙伴(bàn)的采纳,分别(bié)为通(tōng)用电(diàn)气(也(yě)同时是Airware的投资者)和Infinigy。
④一家名为Percepto的创(chuàng)业团队在Indiegogo上发起(qǐ)了一个同名(míng)开源(yuán)项目,它是一个可以安装在现有(yǒu)无人机之上的计算机视(shì)觉组件,目标是搭建一个(gè)集硬件、驱动、算法、安全、机身控制于一体的平台,让更多的开(kāi)发者在此平(píng)台上为无人机开发应用。
空管技术
①2014年,Airware计划在NASA加(jiā)州基地针对不同类型的无人机(四旋翼、直升机、固定翼飞机)展开一(yī)系列(liè)的飞行和(hé)实验室测试,最快可能会(huì)在(zài)今年(nián)开始(shǐ)该项目。测试第(dì)一阶段的目标是理(lǐ)解不同的飞(fēi)行器对空管系统的响应方(fāng)式。
②初创公司Skyward正在研发无人机交通控制(zhì)系统,这套系统使(shǐ)数千无(wú)人机在城市上空飞行(háng)而不会互相(xiàng)碰(pèng)撞。Skyward正在跟(gēn)FAA和全球三大无(wú)人(rén)机制造商(大(dà)疆、3D Robotics、Parrot)合作以证明大量的无(wú)人机可以在(zài)拥挤(jǐ)空域安全地共存。
③NASA同空间技术(shù)公司(sī)Exelis已经联手(shǒu)组成团队开(kāi)发(fā)无(wú)人机空中交通管制(zhì)系(xì)统(tǒng)的原型产品。
在多(duō)旋翼(yì)的潜在新技(jì)术发展进程中,各个技术是相互耦合依存的(de),比(bǐ)如(rú)芯片、传感器和(hé)算法等等。这些技(jì)术(shù)将构成无(wú)人机(多旋翼)的生态(tài)环境, 这种情况下无人机(jī)(多(duō)旋翼)的发展可能被(bèi)其中某(mǒu)项(xiàng)技术的发展引领,存(cún)在着各种可能性,很多是我们目前无法(fǎ)想象到的。同样,在无人(rén)机(jī)(多(duō)旋翼)发展带动的技术(shù)也会促进(jìn)相关行业技(jì)术的发展(zhǎn),解决(jué)各种实际问题。

咨(zī)询航拍服(fú)务可加老鹰(yīng)的微信laoyingfly |