无人机已（yǐ）经走过了一个世纪（jì）的（de）发（fā）展历程，民用无人机（jī）迅猛发（fā）展

在最近一段时间的新（xīn）冠肺炎疫情（qíng）防（fáng）控工作中，无人机发挥了许多作（zuò）用，受到人们的广泛关注。

无人机（jī）是无人驾驶飞机（jī）的（de）简称(英（yīng）语（yǔ）简称（chēng）UAV)，个头可大可（kě）小。从最（zuì）初的雏形诞生（shēng）至今，无（wú）人机已经（jīng）走过了（le）一个世纪的（de）发展历程，但无（wú）人机真（zhēn）正走进我们的生活，在娱乐（lè）、环保（bǎo）、交通（tōng）等领（lǐng）域（yù）大展身手，不（bú）过是最近十年的事（shì）。

1.百年前先驱探（tàn）索

19世纪，无线（xiàn）电的（de）发现和运用给人们远距离（lí）控制（zhì）机器（qì）的运行（háng）创造了可能。1898年（nián），物理学家特斯拉向（xiàng）人（rén）们展示（shì）了通过无线电遥控（kòng）一条模型船的航行，从而首次实（shí）现了遥控技术的应用。当（dāng）飞（fēi）机被（bèi）人们发明出来并在第一次世界大战（zhàn）中得到应用（yòng）后，发明家们开（kāi）始尝试将（jiāng）遥控技术与飞机结合，制成一种无须飞行员亲自（zì）驾驶（shǐ）的飞机。

早在1909年，美（měi）国工程师就发明了一（yī）种名叫（jiào）“陀螺仪”的装置（zhì），可以测（cè）定飞机的飞行方向及机（jī）身正以什么样的姿势在空中飞行。这（zhè）种装置（zhì）是现（xiàn）代飞机自动控制和（hé）惯性导航系统（tǒng）的核心组成部分。这种（zhǒng）装置出现后，美国海军对此很感兴趣，希望以此为基础研究一种不需要飞行员驾驶的（de）飞行器。当时，美（měi）国海军将其称之为（wéi）“飞行鱼雷”。为了提高飞行鱼雷的导航精度，美（měi）国西部（bù）电器（qì）公司（sī）还为它开发了专用的无线电导航（háng）系统。飞（fēi）行鱼（yú）雷是（shì）无人（rén）机最早（zǎo）的（de）雏（chú）形之一（yī），而惯性导（dǎo）航与（yǔ）无线电控制（zhì）技术，至今仍然是遥控无人机的核心技术。

1917年，英国皇家（jiā）飞行队的罗上（shàng）尉制造（zào）了一（yī）架遥（yáo）控飞机。这是（shì）一架木制结构的飞（fēi）机，通过安装（zhuāng）在卡车上（shàng）的弹射装置起飞（fēi）。罗上尉（wèi）本希望可以（yǐ）通过遥控的方式，让飞机平稳飞行一（yī）段时间，但在实际的（de）飞（fēi）行表演中，飞机刚刚起飞就失（shī）控了（le），仅（jǐn）仅飞行了一小段距离便（biàn）坠落到了地上。虽然试验遭遇失（shī）败，但（dàn）由（yóu）于飞机在飞行过程中（zhōng）的（de）确响应（yīng）了罗上尉通过无线（xiàn）电发出的（de）控制信号，因（yīn）此（cǐ）这次试飞仍（réng）然被视为是无人机技（jì）术（shù）的（de）发端。

2.战场上初（chū）露（lù）锋芒

飞行员在（zài）进入战场作战前，需要像使（shǐ）用枪支的射手射击靶子一样，在训（xùn）练（liàn）中实际攻击天（tiān）空中的靶机，来（lái）提升自己的作战（zhàn）技（jì）能。地面的（de）高炮防空部队（duì）也需要（yào）用靶机（jī）进行训练（liàn）。在两次世（shì）界大战期间，美国、英国和德国都开（kāi）始（shǐ）了（le）将无人机作为（wéi）靶机的尝试。美（měi）国军方（fāng）还发现，无人机有（yǒu）可能方便快（kuài）捷地在（zài）战（zhàn）场上传递信息（xī），代替当（dāng）时（shí）还广泛使用的传令兵，并在之前（qián）飞行（háng）鱼（yú）雷的（de）基础（chǔ）上研发了（le）“信使”无人机。

1941年，美国海（hǎi）军萌生了使（shǐ）用无人机攻击敌（dí）人空中（zhōng）和地上目标的想法，研发了TDN-1和TDR-1型无人攻击机。1944年9月至10月间，这两种无人机在太平（píng）洋战争中（zhōng）小试（shì）牛刀，攻（gōng）击了日军的堡垒和火炮阵（zhèn）地等目标（biāo），取得了一定战果。

二战结束后（hòu），无人机开始（shǐ）投（tóu）入战场（chǎng）侦察工作。世界上第一种实（shí）用型的无人侦察（chá）机是（shì）无线电控（kòng）制的美（měi）国AN/USD-1战（zhàn）场无人监视机。这种飞机装备有（yǒu）一（yī）台可以（yǐ）在白天工作（zuò）的光学照相机和一台在夜间工作的红外照相机，通过火箭助推（tuī）器起（qǐ）飞（fēi），完（wán）成任（rèn）务后释（shì）放降落伞降落。但它拍来（lái）的照片还需（xū）要（yào）复杂（zá）耗时的处（chù）理和分析（xī）工作。

在冷战和越南战争（zhēng）期（qī）间（jiān），美军发（fā）现无人机除了（le）照相外（wài），还可以执（zhí）行另一种形（xíng）式的搜索任务。无人机飞临敌人控制的空域后（hòu），可以诱（yòu）骗敌人的防空雷达开机，获得防空（kōng）雷达（dá）的信号特（tè）征（zhēng）。敌人的高炮（pào）、防空导弹、战斗机（jī）在拦截无人机的过程中，也会将（jiāng）自身的部署情况暴露。一旦无（wú）人（rén）机（jī）被击落，因为（wéi）没有飞（fēi）行员驾（jià）驶，不会（huì）引（yǐn）起一（yī）系列的（de）后续问（wèn）题（tí）。在无人机（jī）第一次大（dà）规模实战应用的越南战争期间，美军在战（zhàn）场上大量使用“火蜂”型无人侦察机执行这（zhè）方面的工（gōng）作（zuò）。在此期（qī）间，还催（cuī）生（shēng）出了直升机在半（bàn）空回收无（wú）人机（jī）的技术。

3.新（xīn）科技助力指令控制

进入上世纪80年（nián）代后，电子工业和航空（kōng）工业的发展为（wéi）无人机发展带（dài）来（lái）了新的契机。此时，军（jun1）用无（wú）人机（jī）的飞行控制技术出现了两大（dà）分支，自动飞行控制系统和（hé）指（zhǐ）令控制系统。

自动飞（fēi）行控制系统需（xū）要在无人机起飞前将本次飞行（háng）的路径、高（gāo）度和侦察目标等信（xìn）息设定好，无人机依（yī）靠这些信息自己完成飞（fēi）行（háng）任（rèn）务。这（zhè）种模式虽然看（kàn）起来比较（jiào）简单，但一（yī）旦（dàn）目标位置（zhì）出现（xiàn）了（le）变化（huà），提前设（shè）定（dìng）的飞行路线就得不到需要（yào）的信息了。而指令控制模式，将飞行员的位置由飞机上搬到了地面站的控制室中。得益于视频图像技（jì）术的发展，无人机可以通过（guò）无线电信号实时将侦察图像信息传（chuán）回控制室，而控制员可（kě）以根（gēn）据（jù）画面实时操控无人机飞行，根（gēn）据瞬息万变的战场形势控制无人机飞行。上世纪80年代以后，指令（lìng）控制技（jì）术逐渐成为军用无人机飞行控制系统的主流。

此外，卫星通信（xìn）技术和GPS导航技（jì）术也（yě）给指令控制技术的应用带来了帮（bāng）助（zhù）。在应用卫星通（tōng）信前（qián），无人机的飞行距离受到控制（zhì）信号传输（shū）和山川阻（zǔ）挡等因素的（de）限（xiàn）制。应（yīng）用卫星通信技术后，地面控（kòng）制站可以（yǐ）将（jiāng）控制信号（hào）上传至（zhì）太空中的通（tōng）信卫（wèi）星（xīng），由卫星中继放（fàng）大后发送到无（wú）人机接收天线上，从（cóng）而突破了地面障碍物（wù）和地平（píng）线的限制。GPS导航技术（shù），可以让控制（zhì）人员更准确地获取无人机的位（wèi）置，同时，在（zài）控制信号（hào）因为干扰中断时，无人机可（kě）以使用GPS导航自主返（fǎn）航回（huí）收。

4.现代（dài）战争中代（dài）替侦察兵（bīng）

在（zài）上世（shì）纪90年代初的海湾战争和21世纪（jì）初的伊拉克（kè）战争中，无人（rén）机得到全（quán）方位的应用。两种美（měi）军现（xiàn）役（yì）的（de）“明星无人机”——“捕食者”和（hé）“全球鹰”也在此期间开始应用（yòng）。

“捕食者”无人机源（yuán）自于之前（qián）研（yán）发的“蚊（wén）”-750II型（xíng）远程无（wú）人机，正（zhèng）式型号为RQ-1，该机（jī）是一（yī）种长航时无（wú）人机，采（cǎi）用（yòng）涡轮（lún）增压的螺旋桨发（fā）动机（jī）作为动（dòng）力。最大续（xù）航时间60小时，可在目标上空（kōng）飞行（háng）24小时。侦（zhēn）察型的（de）“捕食（shí）者”配有光电/红外（wài）侦察设备，在白天和夜（yè）间（jiān）均能执行侦察任务。在“捕食者”上，还装备有一种被（bèi）称作“合成孔径雷达”的新装备。这种装备可以通过发（fā）射无线电信号（hào）并接收大地（dì）或（huò）目（mù）标反（fǎn）射信号的（de）方式，绘制出目标的高分辨率图像。即（jí）便在有云层或雾气遮（zhē）挡的（de）情况（kuàng）下，这种雷达依旧可（kě）以返回与相机照（zhào）片（piàn）类似的图像（xiàng）。从（cóng）2000年起，美军开始对“捕（bǔ）食者”进行改进，使它具（jù）备了（le）使（shǐ）用武器对敌人进行攻击的能力。通过在（zài）无人机头部安装（zhuāng）用（yòng）于指（zhǐ）引（yǐn）导弹打击目（mù）标的激光指示器（qì），“捕食（shí）者”可以（yǐ）发射（shè）用来打击坦克、装（zhuāng）甲车等目标的“地狱火”导弹。2006年，攻击型（xíng）“捕食者”的升级版MQ-9“死神”无（wú）人（rén）攻击机问世，这种（zhǒng）无人（rén）机体积更大、性能更强，还能（néng）发射（shè）激光制导炸弹等武器。

“全球（qiú）鹰”是（shì）一种无人侦察机。和“捕食（shí）者”一样（yàng），“全球鹰”也具备使用合成孔径雷达（dá）等多个频段的侦察设备（bèi）获取战场信（xìn）息（xī）的能力（lì），可以执行对陆地目标和海上目（mù）标的侦察任务（wù）。由于（yú）使用了喷气（qì）式（shì）发动机作为动力，“全（quán）球鹰”有着比“捕（bǔ）食者”更高的飞行速度。美军本来也打算将（jiāng）“全球鹰”无（wú）人侦察机改（gǎi）装（zhuāng）成（chéng）攻击型（xíng）无人机，但由于“全球鹰”的飞行高度较高（gāo），用来（lái）执行对地攻击（jī）任务（wù）并不（bú）十分（fèn）合适，因此放弃了这一想法。

除了“全球鹰”和“捕食者”这类大（dà）型无人机外，美（měi）军还研发了小（xiǎo）型化的无（wú）人机，如RQ-11“大乌鸦”和“龙眼”无人机。由于这（zhè）些无人机体积轻（qīng）巧、便于携带，基层部队可以在日常巡逻中将无人机随身携带，一（yī）旦遇到（dào）战斗情况，可以就地将无人（rén）机（jī）放飞，提供侦察（chá）支援，灵活性大（dà）大提高，特（tè）别适（shì）合反恐作战。

5.民用无人机迅猛发展

虽然（rán）无人机技（jì）术（shù）的发（fā）展源于军事需（xū）求（qiú），但目前大家（jiā）最（zuì）熟悉的无人（rén）机（jī），还是那种有着多（duō）个旋翼，可以（yǐ）灵活（huó）地在空（kōng）中运动或悬停，进行航拍活动的多旋翼无人机（jī）。这种无人机是（shì）自21世纪以（yǐ）来迅猛发（fā）展的民用无人机的（de）典（diǎn）型代表。

在多（duō）旋翼无人机中，四旋翼无（wú）人机（jī）是最常见的一种无人机类型。它和直（zhí）升飞机（jī）一（yī）样，是通过与（yǔ）机身平（píng）行的螺旋（xuán）桨桨叶（yè）产生（shēng）的升（shēng）力（lì）垂直（zhí）起飞，既无需机翼，又不用设（shè）置跑道来起飞降落，因而体积小巧、使用方便。而和直升机这样的单旋翼飞行器相比，多旋翼飞行器（qì）的（de）螺旋桨无需设置复杂（zá）的（de）机械（xiè）传动装置，也不需要尾桨来抵消主螺旋桨带（dài）来（lái）的（de）旋（xuán）转（zhuǎn），因此（cǐ）多旋翼无人机（jī）不但具备理（lǐ）想的可靠性，还可以将制造（zào）成本控制得比较低，能够以一般消费（fèi）者能承受（shòu）的价格销售。更重要的是，在内部控制程序的配合下，多旋翼无（wú）人机（jī）的操控相当简单（dān），非（fēi）专业飞行人员短时（shí）间（jiān）内就能掌握基（jī）本的操作方法，像玩电子游戏一样操控无（wú）人机的（de）飞（fēi）行，为无人机的（de）普（pǔ）及扫除（chú）了障碍。

多（duō）旋翼民用无（wú）人机能（néng）够迅速兴起的另（lìng）外一个关（guān）键设备，是（shì）以GoPro为代表（biǎo）的运动相机（jī）。运（yùn）动相机可以获得比一般相机更加宽广的视野（yě），拍（pāi）摄高清晰度的照片或（huò）视频，体积重量还十分小巧（qiǎo），特别适合安装在无人机上，获得从天（tiān）空或高处向下的视角。无（wú）人（rén）机操控手们不但可（kě）以在（zài）飞行（háng）过程中实时享（xiǎng）受无人机带来的视（shì）觉体（tǐ）验，拍摄的高清照片、视频（pín）等还可以进行（háng）丰富的后期处理，得到更炫酷的视觉效果。在无人机出现（xiàn）之前，进行航拍需要租用有飞行员（yuán）驾驶的飞机，不但过程相当繁杂，飞机租用价格也绝非（fēi）一般人（rén）可以承担。而在（zài）无人机出（chū）现之（zhī）后，个人（rén）就可（kě）以（yǐ）进行日常的业余航拍活动（dòng）。在运动（dòng）会等大型活动现（xiàn）场，无人机也已经（jīng）成了（le）必备的拍摄工具。

进（jìn）入（rù）21世纪后（hòu），由于（yú）基（jī）础技术的发展，民用无人机的（de）各（gè）个（gè）组成部分性能（néng）越（yuè）来越强、重量越来越轻，成本也越来越低（dī），给无（wú）人机的普及创造了条件。目前，无人机（jī）搭载的高性（xìng）能（néng）FPGA芯片，可以实现双（shuāng）CPU的功能（néng），处理各（gè）种传（chuán）感器传来的无（wú）人（rén）机（jī）状（zhuàng）态信息，控制无人（rén）机的高效飞行（háng）。Wifi技术的发展让手（shǒu）机上网更方便，也给民用无人机的信号传输（shū）提供（gòng）了一种简单有效的实现（xiàn）方式，可以在一定距离内传输控制和影像信号。在续航方（fāng）面，由于锂电池技术的发展，用一块重量不（bú）大（dà）的电池就可以让无人机在天空中飞行一（yī）段时间。

除了四旋翼无人机外，固定翼无人机也在民用领（lǐng）域得（dé）到了广（guǎng）泛的应用。与（yǔ）四（sì）旋翼无人机或多旋翼无人机（jī）相比，固定翼（yì）无人机的（de）续航时间更长，飞行高（gāo）度更高、活动范围（wéi）更大，采用更加可靠的控制系统和（hé）信号传输系统，因此比四旋翼无人机更（gèng）适（shì）合专业生（shēng）产领域的应用。

6.无人机越来越“万能”

除了娱乐航拍的功能外，民（mín）用（yòng）无人机还有多种（zhǒng）多样的本领（lǐng）。大城市道（dào）路大多拥堵严重，在发生交通事故时，无（wú）人机可（kě）快速低（dī）空飞抵事故现场（chǎng），第一（yī）时间进行执（zhí）法拍摄取证。它传回的图像还能让交（jiāo）通（tōng）部门更（gèng）好地疏导拥堵的交通，从而（ér）更（gèng）快到达现场进行事故救援工作。

遇到犯罪分子驾（jià）车（chē）逃窜时，无（wú）人机可以在空中跟踪罪犯的踪迹，引导警察实施抓捕。

在高层建筑（zhù）发（fā）生火灾（zāi）时，消（xiāo）防员可以（yǐ）释放无人（rén）机航（háng）拍（pāi），快速获（huò）取火（huǒ）灾蔓延情况和被（bèi）困人员（yuán）位置，准确部（bù）署灭火力（lì）量。

当洪水发（fā）生时，无（wú）人机（jī）可携带救生绳（shéng）或救生圈，并将其（qí）投送到（dào）需要（yào）者身边（biān）。

对位于偏远地区（qū）的输电线（xiàn）路和石油管道，可以让无人机进行线路巡检的工作。无人机出动一次（cì）就可以巡检几十甚至上百公里的线（xiàn）路，减轻（qīng）了工人的工作负担。

未来，在网购之后，人们还可能（néng）收到无（wú）人机送来的快递（dì）包裹。快递企业（yè）计划用四旋（xuán）翼或八旋翼无（wú）人机，在10公里的范围内派送重量不超过10公（gōng）斤的包（bāo）裹。无（wú）人机不会取代快递小哥们（men）的工作，而（ér）是会专注（zhù）于紧急快件和偏（piān）远地区快（kuài）件的（de）派送，提高配送效率，减少人力、运力成本。目前（qián），国（guó）外的亚马逊、DHL和国内的顺丰（fēng）、京东等快递物流企业（yè），都在开展无人（rén）机配（pèi）送快递的尝试（shì）。德国DHL公司已（yǐ）经开（kāi）始（shǐ）使用无人（rén）机，为居住（zhù）在（zài）偏远海（hǎi）岛上的（de）人们送（sòng）去药品等必需物（wù）资。亚（yà）马逊推出的PrimeAir服务，可以将（jiāng）包（bāo）裹在30分（fèn）钟内送交客（kè）户。美国邮（yóu）政还研制出了一种电动邮政汽车和（hé）无人机结合的派（pài）送模式，由（yóu）司机驾驶电动邮车到达社区（qū），再（zài）由无（wú）人机从邮车上自动取走包裹、送（sòng）交住户。2017年，中科院工（gōng）热所还成功研（yán）制（zhì）了世界上第（dì）一种大型货运无（wú）人（rén）机。这（zhè）种无人机（jī）可以（yǐ）在极短的跑道上（shàng）起（qǐ）飞降（jiàng）落，一次（cì）可以运输重达（dá）1.5吨的货物，特别适合将一批快递包裹集中运到偏远的乡镇和村庄，使那里（lǐ）的（de）人们也能享受网购带（dài）来的便利。2018年，中（zhōng）国邮政在浙江（jiāng）安（ān）吉山村地（dì）区（qū）开通了第一条（tiáo）无人机配送（sòng）航线，试点偏远地区配（pèi）送服务。

炫彩世（shì）界（jiè）

无人机集群不仅是“表演”

这（zhè）些年，我（wǒ）们经（jīng）常（cháng）能够看到无（wú）人机编队表（biǎo）演的新闻（wén）报道。成百（bǎi）上千架无人机（jī），在夜色中通过（guò）自身（shēn）携带的彩（cǎi）色（sè）灯光设备，组成各种各样的美丽图案，甚至还能随（suí）着音乐节奏的变化翩翩起舞。这种（zhǒng）奇观的出现，得（dé）益于无人机集群技术的发展。

实际上，早（zǎo）在这种表演为（wéi）人所知之前，无人机（jī）集群技术在军事领域就已经得到了（le）发展与应用。2000年，美国（guó）国防部（bù）的高级计划局（jú）就启动了有关研（yán）究项目，通过借鉴蚂蚁（yǐ）的群体组织方法（fǎ），研究（jiū）多架无人机在空中协同发现（xiàn）目标的技术。经过（guò）近二十年的发展，无人机集群技术已经日（rì）臻成熟。在执行（háng）任（rèn）务的过（guò）程中，集群中的无人机要组织好自己的队形，在完（wán）成任务的同（tóng）时避免发生（shēng）碰（pèng）撞（zhuàng）。同时（shí），无（wú）人（rén）机之间还要分享所处（chù）位置态势的感（gǎn）知，一架无（wú）人（rén）机所观（guān）察到（dào）的情况可以（yǐ）被所有无人机掌握。这（zhè）样，大量无人机可以在单一操作员的指（zhǐ）挥下（xià），完成一（yī）架无人（rén）机所不可能完成的各种任（rèn）务（wù）。

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