无人机未来发展的趋势和前景

【安防在线 www.anfang.cn】无人机，无人驾驶飞行器（UAV），包括四轴飞行器，多旋翼飞行器或无人航空系统（UAS）。自诞生至今已经100多年，但最近在硬件，软件和数据处理方面的突破使得无人机能够成为商用主流。仅在美国，联邦航空管理局（FAA）就预测2016-2021年间商用无人机机队将从42，000增长10倍至420，000。欧洲当局预计会有类似增长。所有这些增长的背后，隐藏着巨大的市场。

根据预测，美国公共安全领域的无人机约占商业无人机总量的10%，预计到2020年市场规模约为51亿元；按照中美未来公共安全支出比例估算，保守预计2020年中国国内公共安全市场空间约70亿元。而无人机因为零人员伤亡、恶劣环境作业、强机动性、易操作等突出优点，使其成为公共安全监控领域的新星，市场潜力巨大。透过智慧无人机飞行平台以及5G蜂巢式网路能力的有效引入，促进了传统保全产业转型，以及多场景保全能力的智慧升级，将作为一种新型的保全解决方案模式，进而得到更加广泛的应用、促进传统保全服务商的智慧升级，以带动整个产业的发展。

一、无人机未来的发展趋势

（一）无人机硬件将继续提升

无人机需要充足的动力源。更好的电池――改进的能源管理可延长滞空时间。高效的动力系统允许更大的有效载荷。究人员正在努力通过探索一系列创新技术来满足这些需求，未来预期将有以下新技术：

1. 太阳能电池板在飞行期间为电池充电；

2. 允许更长飞行时间和更重载荷的氢燃料电池；

3. 无线传输电力的激光器；

4. 纳米管和气凝胶电池，其性能远远超过目前使用的锂离子聚合物电池。

碳纤维增强聚合物等新材料与先进的制造技术（如熔融沉积成型和激光烧结）相结合，将使无人机更轻，更便宜，并且可能更容易制造。先进材料包括由菌丝细胞制成的生物可降解的生物无人机，这种材料类似于蜜蜂用以筑巢的材料。其他研究人员正在使用“Chemputers”从化学品中“生长”出无人机。

无人机制造商一直在努力改进各式各样的无人机传感器。这些包括可视摄像头，红外探测器，多光谱和高光谱传感器，光探测和测距（LiDAR），惯性测量单元如陀螺仪和加速度计，以及测量电流，磁场和声压的传感器。这些传感器可以提供所有光谱带的高分辨率数据，特别是红外光谱，并且能提供比飞机或卫星更精确的信息。在今年更小，更轻，更快，更便宜，更可靠，更准确，更灵敏的传感器将面试和生产。

（二）无人机将拥抱大数据

无人机制造商正在努力开发自动避障系统，该系统处理无人机传感器数据以避免碰撞或允许自动起飞和着陆。该技术目前用于少数设备中并且不断改进。总部位于波士顿的美国机器人公司（American Robotics）及其他公司已开发出全自动无人机系统，可以反复，可靠地执行定义明确的任务，无需飞行员介入。

更智能的无人机传感器与机器学习和人工智能相结合，使公司能够将预测分析应用于众多商业问题。例如，美国普渡大学的研究人员成功地将无人机和深度学习技术结合起来，以检测核电站钢构件的裂缝。该系统根据钢表面周围不断变化的纹理自动识别裂缝，并告知技术人员潜在的威胁。处理过程大约需要一分钟。这不仅可以节省技术人员的时间，还能更有效地分配工作，降低未知的风险。美国无人机制造商和服务提供商（Kespry）通过建立一个可以计算屋顶冰雹袭击的机器学习系统，将目标锁定在检查和保险市场上。

通过将无人机技术与机器学习相结合，使无人机收集的照片，实时视频，热成像或正射航拍图和辐射测量数据得以自动完成。建筑和基础设施管理人员现在可以更快，更低成本地识别质量缺陷、故障或设计缺陷。自动化无人机也被用于检查发电厂和输电线路，并提供有关基础设施状况的实时分析。农民也正在使用类似的技术自动计算农作物，识别杂草，并确定作物何时需要水和肥料。自动化无人机存在无数其他的应用。

（三）更多组织将使用无人机

越来越多的企业和政府组织正意识到无人机能够帮助他们更有效地运作。BCG报告“无人机进入工作岗位”预测，“在未来二十年内，企业将把工业无人机用于工作监控设施，跟踪货物运输，甚至可能将杂货运送到您的家门口。”到2050年，欧洲和美国的工业无人机机队将超过100万台，每年产生500亿美元的产品和服务收益。

高盛预计，2016年至2020年间，全球各地的公司和政府将在无人机行业投入130亿美元。新闻杂志《经济学人》最近的一份报告称，大多数无人机公司最初都提供无人机定制服务。如，在澳大利亚，知名的无人机服务提供商National Drones为各种行业提供量身定制的无人机解决方案，包括建筑和太阳能电池板检查，保险评估，农业用地监控，电视和媒体，采矿，测绘和测量，资产检查，紧急情况服务，房地产等。外包工作给无人机服务提供商使公司和政府部门能够专注于其核心业务，并显著地为企业增加价值。

（四）法律和监管框架将不断发展

在美国，NASA正在筹集数十亿美元的资金，用于开发无人机系统交通管理（UTM），这是一种能够安全协调有人驾驶和无人驾驶飞行的无人机自动交通管理系统。美国联邦航空管理局（FAA）目前正在测试一种自动化系统，该系统最终将为全国无人机运营商提供近乎实时的空域授权请求处理。从2018年4月开始，低空授权和告知能力（LAANC）将逐步部署在覆盖约500个机场的近300个空中交通设施中。该系统预计将大幅减少无人机飞行授权等待时间，并允许运营商快速规划其航班。空中交通管制员也可以看到计划中的无人机操作将在何处进行。

2017年10月，澳大利亚民航安全局（CASA）通过加强娱乐用户的安全规则，回应无人机安全问题以及无人机数量的快速增长。2017年早些时候，免费的CASA智能手机应用程序“我可以飞到那里吗？”，允许无人机操作员避开禁区，周下载量达到20，000次。

二、无人机发展的前景展望

（一） 微型化

无人机的应用范围愈加广泛，尺寸小、体积小、重量足够轻、功能范围面积大、便于拿取、易操控。能够充当监视器、跟踪器、具有仿生特性。要想做到这些不光要将一些基础设备微小化和保证长久续航等提升能力还要有一定的生物科技的基础。如果无人机能做到像蚂蚁一般大小且五脏俱全，相信在未来蚂蚁绊倒大象将不再是戏言。

（二） 隐形化

隐形技术是通过降低无人机的信号特征，让无人机难以被识别、发现、跟踪和破坏的技术，就像变色龙一样能够适应环境的变化。无人机的信号，以电磁波红外特征最为明显。要想隐形，一要减少电磁波的反射和热量的集聚最大程度上，二要减少发动机为喷管和排气口的红外辐射，三要使用可改变波长添加剂的燃料或改动发动机的构造，已加快热量散失。

（三）智能化

无人机的智能化顾名思义就是让无人机根据储存在核心的程序可以自主定位目标进行打击、侦查或规避。无人机达到智能化以后可以降低被击落的风险，提高生存能力，增加回收利用率，增加战斗力降低生产成本节约资金用到更有发展的地方。如果无人机实现智能化应用到军事中，将带来军用应用领域的大翻转，变成战争利器，充分发挥优势。

（四）系统化

无人机目前的状态需要人进行定向定点操作，达到系统化以后，无人机之间的协调合作能力将大幅提升，呈现集群式大规模的应用模式，代替人工节省人力，在一个统一的系统下，无人机群合作协作配合天衣无缝，明确分工，实现分批次分重点分强度的智能化应用模式。

（五） 高速长航时化

飞行速度的大大提升将很大程度的提高其机动性，从而提高存活率。它能够更快的逃脱追击及雷达围捕，将增加其对一些有人飞机的协调能力。要想无人机实现长航时化，需要对其燃料系统做相应的改进。可以开发研究高效燃料电池或利用新能源替代原有能源，如太阳能。高速长航时化的无人机，将为无人机作为多任务作战平台提供物质基础，将大幅提高无人机的勘察能力，向强国靠拢，齐头并进实现全球化，更好的弥补不足